数个针对癌症潜在诱因的大型研究均发现,夜班工作人员罹患癌症的风险高于日班族群,
但虽有数据证明其相关性,因果联系却并不明确。近日,美国麻省理工学院(MIT)研究
团队发表于权威生物学期刊《细胞代谢》(Cell Metabolism)的论文,或许可以解释清
楚其背后的生物学机制。
就人类和其他大多数生物体而言,其生物钟(Circadian Clock)受光的支配。光线通过
控制细胞活动——如新陈代谢和分裂,调节人体生理节律。在以老鼠为模型的对比试验中
,MIT 的研究团队发现两个控制细胞日夜节律(Circadian Rhythm)的基因,同时兼有抑
制肿瘤生长功能。破坏老鼠的正常日夜周期或去除这两个基因,都会导致防备机制受损,
使得肿瘤更具侵略性。
人类的中央生物钟位于大脑的视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus,SCN),它负责接
收来自视网膜的光量信息。视交叉上核通过激素和其他信号分子将光量信息传递给人体内
所有细胞。细胞内存在一个称为“Bmal1”的基因,它负责连接其他控制日夜节律的基因
,其中包括一个被称为“Per2”的基因。正常状态下,由这些基因编码的蛋白质水平处于
波动状态,但如果日夜循环被破坏,这些波动就会消失。
MIT 研究团队以患有非小细胞肺癌的老鼠为实验对象,着手研究癌症和这些基因之间可能
存在的联系。他们将老鼠置于两种不同的环境之中,一组老鼠生活在12小时光照和12小时
黑暗交替出现的正常日夜模式;另一组老鼠则生活在“时差”环境之中,每隔两至三天就
额外增加8小时光照。这种模拟的生物钟紊乱现象,多发于夜班族或跨时区飞行的人身上
。结果显示,与正常组小鼠相比,时差组的肿瘤生长更快且更具侵略性。
在下一个实验里,研究人员将老鼠置于正常的日夜交替场景中,但是将其体内 Bmal1 与
Per2 基因去除,结果这些老鼠体内肿瘤生长速度与其处于时差环境中类似。论文第一作
者 Thales Papagiannakopoulos 说:“如果你的生活方式使细胞中的这些基因被破坏,
那么你接收到的光提示就无法起作用,这就相当于有一把分子锤,砸碎了你的生物钟。”
Bmal1 与 Per2 能控制被称为原癌基因(C-Myc)即促癌蛋白质(Cancer-Promoting
Protein)的产生时机。所以当这些基因被破坏时,原癌基因开始积累,并刺激细胞产生
更多的代谢物,更多的营养物以及更多的新细胞构建块。