一氧化碳调节昼夜节律及代谢的机制研究

Circadian rhythms control a wide variety of physiological events, including metabolism, in all organisms. In mammals, both environmentally induced circadian disruption as well as genetic aberrations in circadian clock machinery can lead to metabolic disorders. Synchronizing rhythms of behaviour and metabolic processes is important for cardiovascular health and preventing metabolic diseases. The gas CO are increasingly appreciated as major neurotransmitters. Circadian rhythms and neurotransmission by showing that NPAS2 is a hemoprotein whose DNA binding activity is selectively regulated by CO. We have previously shown that CO reversed high-fat diet-induced-obesity by modulating the ER stress response in mice. In this study, the effects of CO on circadian rhythm and metabolism will be studied in vivo using microarryay, Real-time quantitative RT-PCR analysis,etc. This study will provide a theoretic and experimental basis for understanding CO as potential therapeutic target for circadian rhythm dsorders and metabolic disease.

昼夜节律调控着生物体一系列生理活动，包括生物体的新陈代谢。哺乳动物中，生活环境改变而诱导的节律紊乱或遗传因素引起的生物钟基因改变都会使机体的代谢系统平衡失调。昼夜节律与机体代谢过程的同步稳定是预防心血管疾病及代谢疾病的重要因素。越来越多的研究认为，气体一氧化碳是重要的神经传导物质，一氧化碳通过与时钟基因NPAS2结合调节其DNA结合活性而影响昼夜节律。最近， 我们发现一氧化碳通过调节内质网应激改善小鼠高脂饮食引起的肥胖。 本研究通过基因芯片检测技术（microarray）、实时定量PCR技术检测一氧化碳对小鼠生物钟基因表达节律的改变及代谢的影响。本研究将为一氧化碳作为潜在的能够治疗昼夜节律紊乱及代谢疾病的靶点提供理论及实验依据。

昼夜节律调控着生物体一系列生理活动，其中也包括生物体的新陈代谢。哺乳动物中，生活环境改变而诱导的节律紊乱或遗传因素引起的生物钟基因改变都会使机体的代谢系统 平衡失调。昼夜节律与机体代谢过程的同步稳定是预防心血管疾病及代谢疾病的重要因素。越来越多的研究认为，气体一氧化碳是重要的神经传导物质，一氧化碳通过与时钟基因 NPAS2 结合调节其 DNA 结合活性而影响昼夜节律。本研究负责人既往研究发现一氧化碳通过调节内质网应激改善小鼠高脂肪饮食引起的肥胖。因此，一氧化碳调节生物钟与机体代谢的相关联系是非常有可能的科学假设。本研究通过细胞及动物实验发现一氧化碳在mRNA水平影响小鼠大脑生物钟基因的表达，特别是Rev-Erbα的表达明显抑制。在肝脏、脂肪、骨骼肌等器官，一氧化碳影响机体糖代谢、脂肪代谢等相关基因的表达的升高。在高脂肪饮食小鼠模型中，一氧化碳处理组明显抑制体重、血糖、血脂等指标的升高。本研究将为一氧化碳作为潜在的能够改善昼夜节律紊乱及代谢疾病的靶点提供理论及实验依据。