鎂離子在細(xì)胞生物鐘運轉(zhuǎn)中起關(guān)鍵作用

在一項新的研究中，來自英國愛丁堡大學(xué)和劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)研究委員會分子生物學(xué)實驗室（MRC Laboratory for Molecular Biology）的研究人員發(fā)現(xiàn)我們飲食中的一種必需礦物質(zhì)在有助生物持續(xù)適應(yīng)晝夜節(jié)律中發(fā)揮著意想不到的作用。相關(guān)研究結(jié)果于2016年4月13日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Daily magnesium fluxes regulate cellular timekeeping and energy balance”。
鎂離子---在很多事物中發(fā)現(xiàn)的一種營養(yǎng)物質(zhì)---有助于控制細(xì)胞如何維持它們自己的時間節(jié)律來處理晝夜的自然環(huán)境周期。
這一在細(xì)胞中獲得的發(fā)現(xiàn)有望與人體生物鐘相關(guān)聯(lián)，其中人體生物鐘影響醒睡、激素釋放、體溫和其他重要的人體功能的日周期節(jié)律或者說晝夜節(jié)律（circadian rhythm, 也譯作生理節(jié)律，24小時節(jié)律）。
這一令人吃驚的發(fā)現(xiàn)可能有助于為人們開發(fā)時間療法（chronotherapy），即按照一天的時間安排治療，以及開發(fā)新的產(chǎn)量增加的或?qū)κ斋@季節(jié)進(jìn)行調(diào)整的作物品種。
針對3種主要的生物---人細(xì)胞、藻類植物和真菌---開展的實驗發(fā)現(xiàn)在每種生物中，細(xì)胞中的鎂離子水平在日周期節(jié)律中上升和下降。
研究人員發(fā)現(xiàn)這種波動在維持細(xì)胞的24小時節(jié)律中起著至關(guān)重要的作用。他們吃驚地發(fā)現(xiàn)它也對細(xì)胞在整個一天的過程中的代謝---細(xì)胞如何能夠多快地將營養(yǎng)物轉(zhuǎn)換成能量---產(chǎn)生巨大影響。
在這項研究中，研究人員進(jìn)行分子分析，發(fā)現(xiàn)在這些細(xì)胞類型中，鎂離子濃度在24小時節(jié)律中上升和下降，而且這影響細(xì)胞自己的生物鐘。
進(jìn)一步的測試表明，鎂離子水平與這些細(xì)胞燃燒能量的能力相關(guān)聯(lián)。人們已經(jīng)知道，鎂離子在幫助生物將食物轉(zhuǎn)化為燃料中發(fā)揮著*的作用，但是在這項研究中，研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)它也控制這種生物功能何時發(fā)生和如何地發(fā)生。
論文共同通信作者、愛丁堡大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院科學(xué)家Gerben van Ooijen博士說，“生物鐘是所有生物所必需的。它們影響我們?nèi)梭w健康和疾病的很多方面，這種影響同樣也適用于作物和微生物。如今，有必要發(fā)現(xiàn)如何將這些非常新的觀察結(jié)果轉(zhuǎn)移到整個組織或有機(jī)體中，以便讓我們?yōu)榱酸t(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)目的更好地在復(fù)雜的有機(jī)體中影響它們。”
另一名論文共同通信作者、劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)研究委員會分子生物學(xué)實驗室科學(xué)家John O'Neill博士說，“盡管鎂離子在多種組織中的臨床意義正開始獲得更多的關(guān)注，但是鎂離子如何調(diào)節(jié)我們?nèi)梭w的生物鐘和代謝在此之前并未被人們考慮過。這一新發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生包括人類健康到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率在內(nèi)的一系列益處。”