唐仕波教授團(tuán)隊(duì)：晝夜節(jié)律改變可以影響視覺功能！
近日，眼科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際期刊《Experimental Eye Research》（IF=3.0）在線發(fā)表了中南大學(xué)愛爾眼科學(xué)院院長(zhǎng)、愛爾眼科研究所所長(zhǎng)唐仕波教授及其研究團(tuán)隊(duì)成員陳建蘇教授、王志潔博士等題為“小鼠視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)錄組學(xué)的晝夜節(jié)律性特征”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了小鼠視網(wǎng)膜內(nèi)大量的基因表達(dá)（10.26%）呈現(xiàn)晝夜節(jié)律性波動(dòng)的特征；根據(jù)表達(dá)特征，這些節(jié)律基因可分為4類，每一類基因具有不同的生物學(xué)功能；在晚上，能量代謝及糖酵解相關(guān)的基因表達(dá)量更高，同時(shí)低氧相關(guān)的細(xì)胞反應(yīng)和通路在晚上活性更強(qiáng)；而在白天，參與光感受器纖毛構(gòu)成和組成的基因表達(dá)水平更高。這對(duì)我們認(rèn)識(shí)視網(wǎng)膜功能、視網(wǎng)膜動(dòng)態(tài)變化，及晝夜節(jié)律紊亂可能對(duì)視網(wǎng)膜的影響提供了新的思路。
人體的許多生理學(xué)功能，如活動(dòng)、體溫、激素的分泌等，都呈現(xiàn)出24h周期的節(jié)律性變化。維持生理學(xué)功能的節(jié)律性，主要依靠機(jī)體內(nèi)在的生物鐘和外界環(huán)境因素。光照是其中最重要的外界環(huán)境因素，經(jīng)由視網(wǎng)膜感知從而人體的內(nèi)在生物鐘節(jié)律與外界光照信息同步，可見視網(wǎng)膜對(duì)于人體的生理學(xué)功能的節(jié)律性的維持至關(guān)重要。同時(shí)，視網(wǎng)膜的光敏感性、電活動(dòng)、光感受器外節(jié)的更新等生理功能也呈現(xiàn)24h的周期性改變。
而隨著現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步、工業(yè)化進(jìn)程的進(jìn)一步加強(qiáng)，人們的晝夜節(jié)律受到了多方面的挑戰(zhàn)。睡眠是影響晝夜節(jié)律的一項(xiàng)重要因素，根據(jù)最新的數(shù)據(jù)顯示，在中國(guó)成年男性中睡眠質(zhì)量差和睡眠時(shí)間短（<7h）的人群比例分別為16.9%和4.4%。根據(jù)過去幾十年的統(tǒng)計(jì)，全球所有年齡段的輪班工作人群呈上升趨勢(shì)，估計(jì)占整個(gè)勞動(dòng)人群的20%。其總?cè)藬?shù)已近7億，工業(yè)化國(guó)家中輪班工作者占總勞動(dòng)人口比例更是達(dá)到20~25%，輪班工作者的睡眠、飲食、光照等因素都存在明顯的紊亂。隨著電子設(shè)備的普及，人們經(jīng)常會(huì)在晚上使用電子設(shè)備（智能手機(jī)、平板電腦等）。根據(jù)調(diào)查，30歲以下的人群中有96%會(huì)在睡前1h內(nèi)使用電子設(shè)備。在青年人睡前習(xí)慣調(diào)查中也顯示，睡前使用手機(jī)的時(shí)長(zhǎng)平均在 45 min ，且多數(shù)是在沒有環(huán)境照明的情況下。已有研究表明，使用自發(fā)光的電子設(shè)備與夜間睡眠質(zhì)量受損有直接關(guān)系。可見，晝夜節(jié)律紊亂是當(dāng)今社會(huì)不可忽視的影響健康的重要因素。
唐仕波教授一直致力于視網(wǎng)膜病變的基礎(chǔ)及臨床研究，在國(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)表多篇關(guān)于視網(wǎng)膜病變病理機(jī)制的高水平研究論文。最近，為進(jìn)一步了解小鼠視網(wǎng)膜基因表達(dá)的節(jié)律性特征，唐教授的博士研究生王志潔在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中開展了相關(guān)研究。通過在24h每隔4h進(jìn)行采樣，利用高通量轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)小鼠視網(wǎng)膜內(nèi)大量的基因表達(dá)呈現(xiàn)節(jié)律性，約占全部基因的10.26%。按照其不同的表達(dá)特征，大致可分為四類，如下圖所示，每一類的基因表達(dá)都有不同的峰值和谷值。對(duì)每類基因的功能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在晚上相對(duì)高表達(dá)的基因其功能主要集中在能量代謝、糖酵解，以及低氧相關(guān)的細(xì)胞反應(yīng)和通路上。而在白天相對(duì)高表達(dá)的基因集中在DNA修復(fù)、光感受器外節(jié)纖毛的組裝和構(gòu)成、核糖體的生成等相關(guān)功能。與此同時(shí)，視網(wǎng)膜相關(guān)疾病的重要治療靶點(diǎn)-內(nèi)皮細(xì)胞伸展因子VEGF，也呈現(xiàn)節(jié)律性表達(dá)的特征。
該研究詳細(xì)闡述了小鼠視網(wǎng)膜內(nèi)基因表達(dá)和相關(guān)生理功能的節(jié)律性特征，其結(jié)果對(duì)于我們理解視網(wǎng)膜日常功能的維持具有重要意義，以及為后續(xù)進(jìn)一步研究節(jié)律紊亂狀態(tài)下視網(wǎng)膜功能異常乃至疾病的發(fā)生提供了基礎(chǔ)。
