人体内有一个生物钟,决定你何时进食、睡觉,甚至何时可能心脏病发作

Your biological clock, or circadian rhythm, synchronizes how your body responds to the passing of each day.
Your biological clock, or circadian rhythm, synchronizes how your body responds to the passing of each day.Image: Unsplash/CHUTTERSNAP
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  • 你的生物钟,也称昼夜节律,调控身体在每个24小时周期内的生理、心理和行为变化。

  • 昼夜节律长期失调可能导致多种身心疾病,例如肥胖、2型糖尿病、癌症和心血管疾病。

  • 研究表明,定期接触阳光、白天保持活跃、避免摄入咖啡因并减少睡前接触人工光源,有助于让体内生物钟保持同步。

经历过时差反应,或因夏令时调快或调慢一小时而感到不适的人,都知道研究人员所说的生物钟,也就是昼夜节律——协调身体对一天接一天流逝的反应的“主起搏器”。

这个“时钟”由大约20,000个神经元组成,位于下丘脑,这是大脑中心附近的一个区域,负责协调呼吸和血压等身体的无意识功能。人类并非唯一拥有体内时钟系统的生物:所有脊椎动物——包括哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类——都有生物钟,植物、真菌和细菌也一样。生物钟让猫在黎明和黄昏时最为活跃,也决定了花朵在一天中的特定时刻开放。

昼夜节律对健康和身心福祉也至关重要。它们会根据光线和食物等环境信号,调控身体在每个24小时周期内的生理、心理和行为变化。这也是更多心脏病发作和中风发生在清晨的原因。它们也能解释为什么缺少生物钟的小鼠衰老更快、寿命更短,以及携带昼夜节律钟基因突变的人会出现异常睡眠模式。昼夜节律长期与外部信号失调(夜班工作者便是如此),夜班工作者可能会患上多种身心疾病,包括肥胖、2型糖尿病、癌症和心血管疾病。

简而言之,大量证据表明,生物钟对健康至关重要。像我这样的时间生物学家正在研究昼夜周期如何影响身体,以便更好地了解如何调整行为,借助体内生物钟为自己带来益处。

生物钟如何影响健康

生物钟通过调节睡眠与清醒周期以及血压和体温的波动来影响健康。它主要通过使内分泌系统与环境中的明暗周期同步,促使某些激素在一天中的特定时刻按特定数量释放。

例如,大脑中的松果体会产生褪黑素,这种激素会响应黑暗,帮助调节睡眠。医生建议睡前减少接触电子设备发出的人工蓝光,因为这可能扰乱褪黑素分泌和睡眠质量。

昼夜节律也会影响新陈代谢。睡眠等因素有助于调节瘦素,这种激素能够控制食欲。瘦素水平会根据昼夜节律设定的规律在一天中波动。睡眠不足或不规律可能扰乱瘦素的生成,让我们更容易感到饥饿并导致体重增加。

生物钟通过调节睡眠与清醒周期以及血压和体温的波动来影响健康。Image: Pikovit44/iStock via Getty Images Plus

近年来,研究人员发现了昼夜节律钟影响健康的更多方式。例如,目前有研究表明,在一天中的固定时段进食,也就是限时进食,可以预防肥胖和代谢性疾病。抑郁症和其他情绪障碍也可能与昼夜节律调控失常有关,后者会导致基因表达方式发生变化。

你在一天中的什么时间服药也会影响药效以及副作用的严重程度。同样,生物钟也可能成为潜在靶点,用于癌症化疗和抗肥胖治疗。

最后,甚至你的个性也可能受到体内生物钟影响,让你成为“早起型”或“夜猫子”。

让锻炼发挥最大效果

昼夜节律钟也可能帮助我们找到一天中最适合锻炼、最能发挥运动益处的时间。

为了研究这一问题,我和同事采集了小鼠的血液和组织样本,样本来自它们的大脑、心脏、肌肉、肝脏和脂肪;这些小鼠分别在清晨早餐前或深夜晚餐后锻炼。我们使用一种名为质谱仪的工具,检测各器官产生的约600至900种分子。这些代谢物就像实时快照,展示了小鼠在一天中特定时段对锻炼的反应。

我们把这些快照拼接起来,绘制出一张图,展示晨间与晚间锻炼如何影响小鼠的不同器官系统——我们称之为运动代谢图谱。

昼夜节律钟或生物钟也可能帮助我们找到一天中最适合锻炼的时间。Image: Anuruk Charoenamornrat/EyeEm via Getty Images

借助这份图谱,我们发现一天中的时段会影响各器官在运动时如何利用能量。例如,我们发现,清晨锻炼比深夜锻炼更能降低血糖水平。不过,深夜锻炼让小鼠得以利用从食物中储存的能量,并提高了耐力。

当然,小鼠和人类既有相似之处,也有许多差异。比如,小鼠夜间比白天更活跃。尽管如此,我们认为这些发现有助于研究人员更好地了解锻炼如何影响健康;如果安排得当,还可以根据时段优化锻炼,以实现个人健康目标。

顺应你的生物钟

我相信,时间生物学领域正在不断发展,未来我们将开展更多研究,为健康和身心福祉带来实际应用和见解。

例如,在我自己的研究中,更深入地了解一天中不同时间锻炼如何影响身体,有助于为肥胖、2型糖尿病及其他疾病患者量身制定锻炼计划,从而最大限度地发挥特定益处。

关于昼夜节律钟如何运作,我们仍有很多需要了解。不过,目前已有一些经过验证的方法,能让人们调节体内生物钟、改善健康。这些方法包括定期接触阳光,以促使内分泌系统生成维生素D;白天保持活跃,让自己在夜间更容易入睡;以及避免摄入咖啡因并减少睡前接触人工光源。

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