生物钟与营养生理代谢的研究进展
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- 论文作者：钟翔 ; 王恬
- 年：2016
- 作者机构：南京农业大学动物科技学院;
- 论文关键词：生物钟 ; 营养 ; 代谢
- 会议召开时间：2016-10-21
- 会议录名称：中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十二次动物营养学术研讨会论文集
- 语种：中文
- 分类号：S816
- 学会代码：ZGXJ
- 会议名称：中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十二次动物营养学术研讨会
- 会议地点：中国湖北武汉
- 主办单位：中国畜牧兽医学会动物营养学分会
- 学会名称：中国畜牧兽医学会
- 页数：1
- 文件大小：80k
- 原文格式：O
- 会议级别：全国
摘要
生物钟是生物体适应环境因子周期性变化的一种内在机制,具有重要的生理功能,对人类健康和农业的发展有着重要作用。生物钟研究是以独特的时间序列解析生命规律及内在机制。营养物质的消化吸收、生化代谢、消化器官的生理功能以及行为均表现出昼夜节律现象,并受到生物钟的精细复杂调控。反之,营养水平、代谢物和各种活性物可影响机体生物钟节律。近年来,生物钟与营养生理代谢的负反馈环路的互作机制成为生物钟系统研究中的热点之一。本文综述了生物钟系统、生物钟的分子基础及其调控机制、营养生理代谢规律、生物钟对营养代谢的影响及其表观遗传修饰机制、生物钟在动物营养中的研究与应用等,旨在为人类健康与动物营养学的研究和应用提供理论基础和指导。生物钟主要由中枢时钟系统和外周时钟系统组成。在哺乳动物和人中,位于下丘脑的视交叉上核是生物节律的起搏器,被称为主生物钟,在昼夜节律的产生、维持和调控中起主要作用。外周时钟系统存在于肝脏、肠道、心脏、肾脏和肌肉等几乎所有的组织器官中,维持自身昼夜节律并调控组织特异性基因的表达。生物钟的核心基因主要有Clock、Bmal1、Cry、Per和CKIε基因。生物钟调控网络主要由两个转录/翻译负反馈通路组成:第一组负反馈通路由Bmal1和Clock蛋白组成的异二聚体作为转录激活子,另外一组负反馈环路由Bmal1和REV-ERBa及ROR组成。生物钟基因网络精细地调控机体营养物质的消化吸收、生化代谢、消化器官的生理功能以及与代谢相关的行为,使其具有24 h的周期振荡节律。营养生理代谢的节律性一旦被打破,将会引起相关的代谢功能紊乱。将小鼠生物钟基因Bmal1、Clock、Cry和Per等突变或者敲除均可改变糖类、脂类、蛋白质、氨基酸等营养物质的水平,并使其丧失节律性。生物钟主要通过对代谢关键步骤的限速酶、代谢相关核受体、表观遗传修饰以及营养效应因子来实现对整个代谢通路的实时调控。近年来,研究表明组蛋白修饰已经成为生物钟和代谢之间的重要桥梁,特别是SIRT1作为组蛋白的去乙酰化酶是昼夜生物钟的关键调节因子,同时以NAD~+条件依赖性的方式参与细胞能量代谢和与代谢相关蛋白的去乙酰化作用。此外,m~6A RNA甲基化修饰可调节昼夜节律生物钟的表达与振荡速度,反之,将小鼠的肝脏Bmal1基因敲除可显著改变m~6A的总水平以及m~6A RNA甲基化修饰系统。这些表明生物钟与代谢及表观遗传修饰之间具有密切的联系。在动物营养学研究中,揭示动物机体的代谢机理、规律及功能是实现调控动物生长的重要基础理论。生物钟研究以独特的时间序列解析生命规律及内在机制,因此,通过生物钟的研究解析畜禽生物钟基因和蛋白的表达规律,阐明畜禽营养生理代谢,如糖类、脂类、蛋白质、氨基酸的昼夜节律变化,各种组织器官的生理动态变化,肠道微生物的昼夜振荡模式,以及与代谢相关的基因和酶及蛋白质的昼夜节律,从而对畜禽养殖有个全新的认识,建立动物营养新的研究方向,丰富动物营养学的理论。在此基础上,建立新型的畜禽饲养模式,实现畜禽的动态精准养殖,最大潜能地发挥畜禽的生长性能,促进畜禽健康,提高养殖效益。
引文