为了证实猜想 ， 科学家首先锁定了调控蛋白质合成的重要分子：哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体（mTORC） 。 研究人员证实 ， mTORC在心脏成纤维细胞中确有规律性变化 。
【熬夜打工，小心猝死：你的心脏也在拒绝加班】接着 ， 研究者发现在mTORC活性升高时 ， 细胞开始合成蛋白 ， 可溶性蛋白含量会升高 。 此时 ， 心脏细胞内产生的分子拥挤（molecular crowding）现象激活渗透压调节通路 ， 促进钾离子的外流和钠离子的内流 。 当mTORC活性降低时 ， 可溶性蛋白含量会降低 ， 细胞内外的钾离子和钠离子浓度又会发生改变 ， 如此往返 ， 形成了心脏的昼夜节律 。 接着 ， 在体外培养的心肌细胞、离体心脏、在体心脏中 ， 科学家证实抑制mTORC均能平息心跳的昼夜节律 。
基于多重验证 ， 研究人员提出了心肌细胞自主变速的新机制：白天里 ， 分泌的大量蛋白质激活渗透压平衡机制 ， 使细胞内离子丰度下降 ， 心肌细胞也因此更容易兴奋 ， 正好适应旺盛的活动需求 。 晚上正相反 ， 蛋白合成减少 ， 离子丰度回升 ， 心肌细胞不容易兴奋 ， 更趋于“休息”的状态 。
心有余而力不足
心肌细胞自主昼夜节律机制的发现为心率失常的病因提供了新的解释 。 在上夜班时 ， 人体心肌细胞膜两侧的钾离子浓度差变大 ， 兴奋性差 ， 可能无法响应神经系统传来高强度的兴奋信号 ， 并因此发生心律不齐 。 这就类似于到了晚上办公楼开始限电 ， 心肌细胞没有条件再高负荷地工作了 。
论文的第一作者约翰·奥尼尔（John O‘Neill）指出 ， “危及生命的心律异常事件（如心律不齐、猝死）高发于特定的时间点和特定的人群中 。 我们认为在上夜班时 ， 心脏的昼夜节律与大脑传递的信号步调有异 ， （在深夜）我们的心血管系统可能无法应对日常工作压力下的功能需求 ， 这可能是熬夜的人心脏更容易出现问题的原因 。 ”

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研究人员认为 ， 这种蛋白和离子变化的规律广泛适用于所有真核细胞 。 因此 ， 这项研究也能帮助我们理解其他依赖电生理活动的细胞（如神经细胞）中的昼夜节律 。
不要熬夜
生命的演化在于不断地适应环境 ， 而昼夜节律是地球上大多数生物都遵循的基本法则 。 细胞节律领域的先驱 ， 第一个哺乳动物时钟基因CLOCK的发现者 ， 神经科学家约瑟夫·高桥（Joseph Takahashi）曾指出 ， 实际上“体内几乎每个细胞都包含一个生物钟” 。 多年来 ， 节律生物学研究揭示了存在于人体神经和内分泌系统、代谢系统（如肝、胰腺、肾等）、心血管和免疫系统等组织和细胞 ， 甚至肠道菌群中的节律性振荡活动 。 这种普遍性 ， 结合无数临床统计和病理研究 ， 反复而清晰地向人们传递着一条忠告：不要熬夜加班！保持健康规律的生活方式非常重要 。


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图5/5

诚然 ， 精力充沛、身体素质强健、耐受力高的人或许能获得更多的社会资源乃至繁衍机会 ， 但人无法演化成机器 。 人体的“磨损”不单单影响个体的生命质量 ， 也会产生昂贵的医疗成本 ， 带来更多的社会矛盾 。 这笔“加班费”将无比沉重 ， 甚至可能成为整个社会的负担 。
论文链接：
https：//www.nature.com/articles/s41467-021-25942-4
本文转自环球科学