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科普达人秀聚焦安徽自然科学一等奖,撩开松果腺素的神秘面纱

安徽日报2019-04-24 23:39:00

松果腺素不仅可以调节睡眠,而且还有抗炎解毒的功效。最近,在全省科学技术奖励大会上,安徽医科大学完成的科研成果——《松果腺素的抗炎和抗凋亡作用机制》,获得2017年度安徽省自然科学一等奖,成为全年度仅有的3个自然科学一等奖之一。松果腺素是什么,有哪些奇特的效应?记者日前深入安医大采访公共卫生学院教授徐德祥,为你撩开松果腺素神秘的面纱。


松果腺被称为“生命时钟”。(资料图片)


松果腺素到底是什么


松果腺素跟松果有何关系,是从松果中提取的东西吗?很多人第一次看到这一名词,心中可能会有这些疑问。作为《松果腺素的抗炎和抗凋亡作用机制》项目的主要负责人,徐德祥教授首先给大家科普了一下:松果腺素又称褪黑素,是大脑中的松果腺夜间分泌的吲哚杂环类化合物。松果腺位于大脑的中心位置,因外形类似石松球果内的松子而得名。


松果腺是人体“生物钟”的调控中心,生物钟的精准是跟人体内松果腺素多少相关。随着年龄的增长,松果腺萎缩直至钙化,造成松果腺素分泌节律性减弱或消失,特别是40岁以后,体内自身分泌的松果腺素明显下降,就会导致人体生物钟越来越不准确,对外部环境变化的适应能力越来越弱。“松果腺素一般是夜间分泌,光线一照射,松果腺就会停止分泌。”徐德祥介绍,松果腺素通过调节中枢生物钟和外周生物钟,来调节机体的生物节律。比如,人体的光照/黑暗周期、休息/运动周期、饥饿/进食周期等,都受到松果腺素的调控。


去年10月2日,2017年诺贝尔生理学或医学奖公布,美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什、迈克尔·扬因“发现控制生理节律的分子机制”而获奖。众所周知,包括人类在内的许多生物都有内在的生物钟,但对生物钟工作原理长期不清楚。3位美国科学家在研究生物钟运行分子机制方面的成就,解释了许多动植物和人类是如何让生物节律适应随地球自转而来的昼夜变换。“人体大脑内松果腺分泌的松果腺素,可能影响人的昼夜节律,被广泛用于调节时差和改善睡眠。”迈克尔·扬因说,对于人体节律的这些发现,正在为个性化医疗提供可能。


“对于松果腺素的研究,过去更多关注其在睡眠和生物节律调节方面的作用。”徐德祥介绍,他们团队从2003年开始,在国家自然科学基金的资助下,就开始关注松果腺素的抗炎和解毒作用。有研究成果显示,机体免疫炎性反应和药物、毒物敏感性存在昼夜节律差异,但机制不明。经过15年的努力,他们初步阐明了松果腺素抗细胞应激机制在其抗炎和抗凋亡中的作用。


抗炎解毒的奇特效应



细胞损伤、细胞凋亡、炎症产生……通常来说,人体患病都会有这样的一个过程。松果腺素在抗炎和抗凋亡方面,具体有哪些作用?在安医大公共卫生学院办公室,徐德祥娓娓道来。


“我们在生殖细胞、肝细胞、胎盘细胞等实验中,均发现松果腺素的抗凋亡作用。”徐德祥介绍。当前,由于重金属中毒,男性不育的现象时有发生。比如,重金属镉中毒会引起产生精子的生殖细胞凋亡,精子数少了就会引起不育。徐德祥团队在实验中选择了一种镉模型,通过外源供给松果腺素,发现可以抑制睾丸生殖细胞凋亡,这种抑制作用通过抗内质网应激机制实现。肝脏细胞凋亡后会产生一些垃圾,机体启动免疫系统清扫垃圾时,又会释放很多炎性因子碰坏正常肝细胞。他们建立的另外一种模型发现,松果腺素可以通过抗炎和抗氧化应激机制抑制肝细胞凋亡。


安徽医科大学公共卫生学院教授徐德祥在实验室指导学生。


在抗炎和改善代谢紊乱等方面,松果腺素也有重要表现。徐德祥介绍,他们先是发现松果腺素可以抑制肝脏的炎症,后来又发现可以抑制胎盘的炎症。研究成果显示,炎症可以引起胎儿发育迟缓和发育不良。他们团队通过建立专门的细菌脂多糖模型,发现松果腺素对羊水的炎性因子作用很明显,也就是说具有明显的抗炎作用,并且弄清楚了抗炎的机制,对于今后研发没有副作用的抗炎药具有指导意义。在代谢方面,他们研究发现肝脏一旦有炎症后,一类重要的P450酶数量会下降,从而引起代谢紊乱,松果腺素则可以逆转P450酶下降趋势,从而改善代谢功能。


“松果腺素的抗炎和抗凋亡作用机制,我们关注得较早,出的成果也相对较多。”徐德祥介绍,他们的获奖成果系统地研究了松果腺素对毒物诱发细胞凋亡和炎性信号的拮抗效应,深入探讨了松果腺素抗细胞应急机制在其拮抗细胞凋亡和炎性信号中的作用,部分解释为何机体免疫炎性反应和药物、毒物敏感性存在昼夜节律差异。


目前,徐德祥团队的8篇代表性论文中,7篇发表在松果腺素领域最权威期刊《松果腺研究杂志》。美国埃默里大学教授Aitken AE在评论时认为,他们的研究成果阐释了炎症状态下机体药物和毒物代谢功能低下的机制和预防对策。德国哥廷根大学教授Hardeland R认同他们提出的松果腺素通过抗氧化应激机制发挥其抗炎作用,并认为该研究阐释了松果腺素抗炎作用的新机制。


探寻生物节律的秘密


“目前,我们的研究还是初步的、粗糙的,只是揭开了松果腺素的冰山一角,探寻生物节律的秘密,还需要走很长的一段路。”徐德祥说,松果腺素到底有哪些作用,其作用机理是什么,还有很多地方没有搞清楚,因此还有很大的提升空间,需要进一步深入研究,才能揭示松果腺素更多的秘密。


安徽医科大学公共卫生学院教授徐德祥在实验室工作。


一般来说,到了夜晚,人一闭上眼睛,大脑中的松果腺分泌松果腺素增多,可以帮助人安然入睡,但在白天松果腺素分泌减少,又让人以饱满的精力去工作。而且,松果腺素还能调整时差、纾解压力、解决情绪失调,并且是一种很强的抗氧化物。过去,众多的研究成果显示,松果腺素是通过调节睡眠,来影响生物钟里的体温调节、脂质生成、血糖稳定等生物节律。到底是不是这样呢?“今后,我们想通过实验和研究,努力来验证我们另外的猜想——松果腺素也许可以直接调节一些生物节律,而不用通过调节睡眠来影响生物钟。”徐德祥表示。


如果人们不按生物时钟作息、生活和工作时,工作效率会很低,而且还会患病,当今的富贵病之——糖尿病就被发现与生物时钟有关。生物节律紊乱容易导致生病,这一观点得到了学界的普通认可。徐德祥团队还将结合松果腺素,来研究节律紊乱与机体对毒物敏感性的关系,从而为一些生物节律紊乱的人提供治疗对策,进一步拓展松果腺素的生理作用范围和药理作用价值。


“科学研究需要沉淀,不能太功利、太浮躁,必须沉下心来,坐得住冷板凳才可能取得更多意想不到的突破。”对于如何做科研,徐德祥呼吁做学问要有一种平和、健康的心态,还要注重合作和集体作战,“单打独斗也许能取得一些成果,但未必能持续,集体作战力量更大,既能实现优势互补,又能相互交流,碰撞出更多思想的火花。”


记者 桂运安

本期编辑 马珺