Science Daily — 來自美國維吉尼亞大學以及威斯康辛醫學院的科學家們發現一種調節人體生物時鐘的基因對於代謝調節的功能上也扮演著相當重要的角色。他們的研究是利用缺乏一種名為 Nocturnin 基因的小鼠進行實驗，這是一種在哺乳類動物器官與組織當中扮演生物時鐘的調節者，同時，將它放到因飲食中攝取大量脂肪而導致過渡肥胖的小鼠體內時，也能協助對抗脂肪在肝臟中累積的現象。這個研究將有助於解決過渡肥胖者在治療肥胖症上的一些問題，並藉此探討在健康過程中的一些因素。
圖1. The top liver shown, from a normal mouse, has a large amount of fat in it after consuming a high-fat diet. The liver below, from a Nocturnin-deficient mouse that also consumed a high-fat diet, contains normal amounts of fat and remains healthy. (Credit: Image courtesy of University of Virginia)
「在這段時間以來，我們對於生理時鐘與生理及代謝之間的關係已經有許多的瞭解，」Carla Green 這樣表示。他是維吉尼亞大學的副教授，也是本研究的主要作者。「這個研究顯示 Nocturnin 是整個生理時鐘網路的一部份，生理時鐘得以藉著它的存在來控制許多重要代謝程序的進行。如果能加以瞭解 Nocturnin 的功能，也許最終便可以讓我們得以控制肥胖的問題，這對我們現代社會來說是相當重要的課題。」
生理時鐘是體內的計時器，它調節了體內器官在活動與休息之間的週期，藉以控制能量的使用、警戒、生長、心情以及老化的影響。在這個領域當中的研究涵蓋了許多與健康相關的議題，包含有老化的活動、時差、睡眠障礙、輪班工作和飲食等等。
Green 以及他的研究團隊使用一種基因調節小鼠，這種小鼠體內已經將 Nocturnin 基因剔除掉了。對於這種缺乏 Nocturnin 基因的小鼠，研究人員將牠們分成兩群組；其中一組給予正常的飲食，另一組則給予高油脂含量食物。同時，研究人員也選了一般的小鼠進行對照實驗，並同時餵食這些一般小鼠具有高油脂含量的食物。研究人員發現，兩組基因選殖過的小鼠群組依舊均為持著正常的體重以及活動狀態，不過有趣的是，經過長時間的週期之後，餵食高油脂含量的其中之一，其體重僅有些微變化。不過對於一般小鼠的研究群來說，牠們的身體就像 “吹氣球” 般的膨脹，體重甚至比具有 Nocturnin 缺乏的小鼠還胖上兩倍。當研究人員把小鼠進行犧牲後解剖後發現，正常小鼠的肝臟部分堆積有相當高濃度的脂肪，然而經基因選殖過的小鼠其體內肝臟中的脂肪含量則是正常水平。
圖2. Noc- /- mice exhibit a diet-dependent lean phenotype.
「這個發現讓我們相當的吃驚，」Green 說到。「我們認為隨著時間的增加，對於那些基因選殖的小鼠在經過我們持續餵食高油脂食物之後應該也是會便胖才是，但最終我們發現牠們的體重並沒有增加。這些小鼠依舊 “苗條纖細”，而反觀一般的小鼠早就胖的像氣球一樣，而且這些小鼠也得了脂肪肝（fatty livers）的症狀。」
Green 指出「在經過更多進一步的研究之後，也許可以發展一個藥物來抑制 Nocturnin，並同時降低發展成肥胖症的風險。」
在體內器官中的生物時鐘基因會與存在於大腦中的中樞計時器，也就是下視丘視交叉上核（hypothalamic suprachiasmatic nucleus）相互連結，不過有時候它們卻又獨立運作，也因此造就了人體複雜的調控系統。
圖3. 下視丘與腦下垂體解剖學名稱圖（圖片來源：http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/Endocrine%20System.htm）
科學家們正試圖透過餵食週期去瞭解在哺乳類動物中生物時鐘的基因與蛋白質對於活動週期以及代謝中所造成的影響。在這個星球上，生命歷史的早期階段便開始有了生物節率（circadian rhythms），而這節率受到天文週期的影響甚深也甚遠，因為隨著每日太陽的升起與落下，季節的交替與轉變，便造就了地球上一切的演化過程。
The study is published in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences. Green’s co-researchers include Nicholas Douris, a U.Va. graduate student who designed the study, U.Va. post-doctoral fellow Shihoko Kojima, and Joseph Besharse of the Medical College of Wisconsin.
圖4. Carla Green（左）, Shihoko Kojima（中） and Nicholas Douris（右，男生）/Photo by Dan Addison
Note: This story has been adapted from a news release issued by University of Virginia.
原始報導：
1. ScienceDaily：Clock Gene Plays Role In Weight Gain, Study Finds
2. Virginia NEWS: http://www.virginia.edu/uvatoday/newsRelease.php?id=2069#
原始論文：
"Loss of Nocturnin, a circadian deadenylase, confers resistance to hepatic steatosis and diet-induced obesity"
PNAS published May 17, 2007, 10.1073/pnas.0702448104 ( Physiology )
[Abstract] [PDF] [Supporting Information] OPEN ACCESS ARTICLE