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熬夜毁胶原蛋白!破坏昼夜节律导致胶原蛋白合成受阻
来源:奇点网
发布日期:2020年01月09日 11时18分36秒

      还在炖猪蹄煮阿胶补充胶原蛋白吗?不如来早睡早起保持规律的生活节奏。

  近日,英国曼彻斯特大学的Joan Chang、Qing Jun Meng和 Karl Kadler等研究发现,胶原蛋白的合成、分泌和降解,都依赖于昼夜节律。破坏昼夜节律会让胶原蛋白纤维堆积,结构紊乱,弹性和强度大大下降。这一研究发表在Nature Cell Biology上[1]。

  所以说,要想皮肤胶原满满,紧致有弹性,还是要保持良好的作息习惯。

通讯作者Qing Jun Meng(右)和 Karl Kadler(左)(来自research.manchester.ac.uk)通讯作者Qing Jun Meng(右)和 Karl Kadler(左)(来自research.manchester.ac.uk)

  胶原蛋白这个概念,被各种美容产品炒上了天,跟皮肤的好坏深深绑定在了一起。不过要是以为胶原蛋白只是跟“脸”有关,那可就大错特错了。

  要知道,人体里按重量算,差不多有三分之一是各种胶原蛋白[2]。除了让皮肤光滑紧致外,肌腱、骨骼等结构也有胶原蛋白的大量参与,整合素等等生物大分子要附着在胶原蛋白纤维上发挥作用。可以说,人体的生长发育,处处都离不开胶原蛋白。

  胶原蛋白从胚胎时就开始产生[3],更新很慢[4],甚至曾被人们认为是静态的,永不更新的,只会损伤一点没一点。不过生命体里的东西,总会有新陈代谢。实际上,成纤维细胞在机械刺激下会合成分泌胶原蛋白[5]。运动后,组织液中的胶原蛋白前体PC-Ⅰ水平也会升高[6]。

成纤维细胞和其分泌的胶原蛋白成纤维细胞和其分泌的胶原蛋白

  而且胶原蛋白的合成和分解,似乎还很有规律。有研究发现,血液中胶原蛋白合成和降解的标志物浓度,都存在昼夜节律[7,8]。而在主要由胶原构成的软骨组织中,特异性破坏掉生物钟,可以导致关节软骨的进行性退化和椎间盘纤维化[9,10]。

  也就是说,胶原蛋白的合成和分解,很可能也和昼夜节律有关。研究人员对其中的机制进行了研究。

  在电子显微镜下,研究人员发现,一天中的不同时间点上,小鼠跟腱里的胶原蛋白纤维的直径分布有很大不同:

  直径在75nm以下的D1类胶原纤维和75~150nm的D2类胶原纤维数量,大约在每天开始光照后7小时左右达到高峰,进入黑暗后4小时左右到达低谷。而直径大于150nm的D3类纤维与之相反,大约在每天开始光照后7小时左右达到低谷,进入黑暗后4小时左右到达高峰。

D1、D2与D3纤维具有相反的昼夜节律D1、D2与D3纤维具有相反的昼夜节律

  基因层面上,研究人员发现,在一个昼夜周期中,SEC61、TANGO1、PDE4D和VPS33B这四种蛋白会依次表达。

  其中,SEC61是一个转座子,负责调控基因表达。而剩下的三个,TANGO1负责内质网中分泌蛋白的“装车”,PDE4D与胶原蛋白的转运有关,而VPS33B负责胶原蛋白的翻译后修饰。它们的依次表达,也正对应着胶原蛋白从内质网出来,经过修饰,最终分泌的过程,是组装胶原纤维所必需的。

  另一方面,负责胶原纤维降解的酶——CTSK,也具有昼夜节律性的表达,大约在光照后3小时达到高峰。在正常的昼夜节律下,胶原蛋白每天在夜间分泌组装,到了白天再慢慢开始降解,维持了一个动态平衡,修复了日常生活中受到的损伤。

胶原蛋白合成和降解都依赖昼夜节律胶原蛋白合成和降解都依赖昼夜节律

  但如果正常的昼夜节律被打破,问题可就大了。研究人员通过基因敲除选择性的破坏了小鼠跟腱中的生物钟。这些小鼠的跟腱里,虽然胶原纤维的体积分数跟正常小鼠无异,但跟腱明显肥大,轮廓不规则,机械强度和弹性也不如正常小鼠。

  在Nature Cell Biology配发的评论中,华盛顿大学的Thomas Burris教授表示:“昼夜节律紊乱与一系列疾病有关,包括代谢性疾病、心血管疾病和癌症。考虑到许多此类疾病与纤维化有关,胶原纤维内稳态的改变也可能是病理学的一个组成部分。”

  至于大家最为关心的皮肤,如果想要胶原满满,细致滑嫩,吹弹可破,吃什么恐怕都不如每天规律的睡眠有用。

  参考文献:

  1。 CHANG J, GARVA R, PICKARD A, et al。 Circadian control of the secretory pathway maintains collagen homeostasis[J]。 Nature Cell Biology, 2020。

  2。 Wickström S A, Fässler R。 Regulation of membrane traffic by integrin signaling[J]。 Trends in cell biology, 2011, 21(5): 266-273。

  3。 Kalson N S, Lu Y, Taylor S H, et al。 A structure-based extracellular matrix expansion mechanism of fibrous tissue growth[J]。 Elife, 2015, 4: e05958。

  4。 Heinemeier K M, Schjerling P, Heinemeier J, et al。 Lack of tissue renewal in human adult Achilles tendon is revealed by nuclear bomb 14C[J]。 The FASEB Journal, 2013, 27(5): 2074-2079。

  5。 Dideriksen K, Sindby A K R, Krogsgaard M, et al。 Effect of acute exercise on patella tendon protein synthesis and gene expression[J]。 Springerplus, 2013, 2(1): 109。

  6。 Langberg H, Skovgaard D, Petersen L J, et al。 Type I collagen synthesis and degradation in peritendinous tissue after exercise determined by microdialysis in humans[J]。 The Journal of Physiology, 1999, 521(1): 299-306。

  7。 Pedersen B J, Schlemmer A, Rosenquist C, et al。 Circadian rhythm in type I collagen formation in postmenopausal women with and without osteopenia[J]。 Osteoporosis international, 1995, 5(6): 472-477。

  8。 Bollen A M, Martin M D, Leroux B G, et al。 Circadian variation in urinary excretion of bone collagen cross‐links[J]。 Journal of Bone and Mineral Research, 1995, 10(12): 1885-1890。

  9。 Dudek M, Gossan N, Yang N, et al。 The chondrocyte clock gene Bmal1 controls cartilage homeostasis and integrity[J]。 The Journal of clinical investigation, 2016, 126(1): 365-376。

  10。 Dudek M, Yang N, Ruckshanthi J P D, et al。 The intervertebral disc contains intrinsic circadian clocks that are regulated by age and cytokines and linked to degeneration[J]。 Annals of the rheumatic diseases, 2017, 76(3): 576-584。

  本文作者 | 孔劭凡