诺贝尔奖与“上夜班”的关系

张家庆

新闻链接

2017年10月2日，2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，3位美国科学家杰弗里·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash）和迈克尔·杨（Michael W Young）因“发现了调控昼夜节律的分子机制”而获奖。

获奖者利用果蝇作为模式生物，分离出几种能够控制日常生物节律的基因，分别命名为“周期”“无时”“双时”等，用这些基因编码出的相应的一些蛋白，会在夜间不断累积，然后在白天又发生分解。此外，他们还发现这种生物节律过程中的其他相关蛋白成分，从而揭示细胞管理这种自我维持运行的机制。现在已知，包括人类在内的其他多细胞生命体的生物钟都有同样的运行机制。

凭借着非同寻常的精密性，生物钟让人们的身体适应了每一天的各种变化：它负责调节身体各种重要功能，如行为举止、摄食、睡眠、激素释放、血压、体温以及新陈代谢等。当外部环境与生物钟发生短暂冲突时，人的健康会受到影响，比如当我们坐飞机跨越多个时区，便会出现时差倒不过来的情况。此外，如果生活方式与生物钟要求的节律产生慢性不协调，则会导致各种疾病的出现，如失眠症等。

2017年诺贝尔生理学或医学奖获得者

人体里什么地方有“钟”？让我们先从内分泌激素定时分泌讲起。这个激素指的是广义的各种激素，不是仅指能引起发胖的强的松之类的肾上腺皮质激素。体内的肾上腺皮质激素主要是皮质醇，有非常重要的生理功能，每个人早上起来精神焕发可以很好地工作，靠的就是它。

皮质醇是什么时候分泌的呢？上午、下午和夜里的分泌量都一样吗？它是否受阳光的影响？对这些问题，20世纪中叶就有科学家进行了研究。

研究者把健康的志愿者安置在地下室里，地下室的房间里没有任何可以指示时间的物品，如钟表、收音机、电视、电话等。被测试者可以在室内听音乐、看书、走动等自由活动，饿了可以让另外一室的人送饭进来，疲倦了就自行上床睡觉。被测试者手臂静脉上一直保留一根导管连通到隔壁，研究者可定时抽一次血（被测试者感觉不到）以测定激素水平。

研究结果发现，被测试者在没有阳光和钟表等条件下，基本上和平常生活中的人一样，体内皮质醇分泌水平仍然是早上最高、下午和晚上最低。因此，明确了人体内有一种内在发生的生物钟，大致与地球自转一圈的时间相当（24小时），以后称这种自发的节律为“周日节律”。这个名词（Circadian Rhythm）是从拉丁文“circa”（周围、大约）和“diem”（天、日）两个词根合成的。之后还发现了每周、每月（如女性的月经）、每季、每年（如某些动物的冬眠）的自然节律，这些都是指内源产生的。如果单纯因环境或其他因素产生的节律并不是生物钟，但生物钟可以因环境改变而逐渐变动。所以从严格意义上讲，昼夜节律不等于周日节律，因为前者是受光线影响的，如松果体产生的褪黑素多少就与光线直接有关。不过外界环境可以影响并改变周日节律。

最早的周日节律记载大约在公元前4世纪，当时就有人观察到罗望子树的叶子有日夜不同的变化。我国古籍记载，13世纪就有古人根据周日节律、月份、季节不同来调整针灸穴位的做法。后来有位法国天文学家，因为看到含羞草叶子白天张开晚上闭合，他就想“如果没有阳光将会如何？”他就把含羞草24小时都放在黑暗处，结果发现，相当于白天的时间，即便没有光线，含羞草的葉子仍然张开。这就证明了它有生物钟，而且是内源性的。

健康睡眠的重要性

人体皮质醇分泌在早晨是高峰，按道理做夜班工作时，正值皮质醇分泌低值，工作效率当然不高。但是经过周围环境影响，大约1周时间，皮质醇可以逐渐改变为晚上是分泌高峰，以适应夜间需要精神高度集中的工作。因此，从内分泌学角度来说，每月一次白班/夜班轮换，比隔天一次白班/夜班轮换对身体健康更好。货车司机、报纸编辑、便利店营业员、护士等需要长期上夜班的人，他们的皮质醇分泌高峰一直在傍晚。周日节律紊乱，可引起失眠症、高血压等疾患。

2017年3位诺贝尔生理学或医学奖获得者的成就，明确了体内几种有关生物钟的基因，由此而产生的相应蛋白在细胞内形成一个自动的产生-抑制的循环。将来科学家对这些基因和蛋白的进一步研究，有可能研制出相应的新药，人们就可调控这些周日节律。最直接的可以有效治疗失眠症、飞行时差等疾患，疲劳驾驶等也会减少，战争时期更对军人长时间作战有一定帮助。

生物节律研究虽是基础研究，但与临床医学密切相关。这个研究也提示人们——健康睡眠的重要性。当我们的生活方式总是与身体内部的生物钟作对时，患上各类疾病的风险就可能大大增加！