翻译 韩宇
审校 访冬
含氧量可以通过HIF1α蛋白调节生理节律。
图片来源：Asheret al./Cell Metabolism 2016
除非有了时差，否则我们可能不会注意到自己的生物钟。但是科学家却一直在苦苦思索，到底是什么驱动着我们的生物计时器？一项10月20日发表在 Cell Metabolism 上的研究发现：环境含氧量的变化可以重置小鼠的生物钟。如果该结论同样适用于人的话，那么这项研究可以帮助航空公司对座舱气压做出适当调节。
光照、食物和温度是目前已知诱导生理节律的主要因素。但是动物对氧气的吸收会随进食和温度变化而改变，所以魏茨曼科学研究学院高级研究员、论文通讯作者 Gad Asher 和他的团队想知道氧气是否可能也是生理节律的诱因。
实验中，研究者每天两次以 3% 的幅度改变细胞中的氧气浓度，使小鼠细胞同步到同一个生理节律。因为 HIF1α 具有维持细胞氧稳态的作用，所以他们猜测HIF1α（HIF, Hypoxia-induciblefactor, 缺氧诱导因子）将氧气和生物钟联系在了一起。研究者发现HIF1α不足的细胞在氧浓度变化时不会与新的生理节律同步。
Asher 说：“我们发现即使氧浓度的轻微改变也足以高效地重置生物钟，这是非常激动人心的。事实上，该研究引出了很多重要的问题；尽管我们发现氧气对生物钟的重置依赖于 HIF1α，但还没有完全确定 HIF1α 是怎样整合到生物钟系统之中的。”
小鼠和人一样，在光照时间突然转变的情况下容易产生时差反应，所以研究者通过时差反应实验进一步探究氧气对生理节律的影响。一开始，小鼠在空气受控制的环境中自主进食、睡觉和运动，仅仅调节含氧量没有改变他们的生理节律。但是一旦它们所处的光照时间提前了6个小时，改变的含氧量可以帮助它们在进食、睡觉和运动等习性方面更快地适应新规律。研究者还发现，正常 HIF1α 水平下，在光照时间转变之前12小时或之后2小时轻微降低含氧量，小鼠可以更快地恢复自己的生理节律。
目前，民航飞机的座舱气压保持在城市上空6000~8000尺的水平。低气压可以保护客机免受磨损，但是很多乘客会因氧气含量下降而晕机，因此航空公司在想办法提高舱内气压。实际上，波音公司据此设计的新型的787 Dreamliner 已经可以对座舱密封加压至更低海拔水平。根据这项研究，乘客在较高气压的座舱中感觉更舒适，但失去了调整时差的潜在优势。鉴于低含氧量的影响，研究者现在想探究高含氧量对生物钟有何影响。
Asher 说：“我们非常期待这些实验的结果，不论是从基础科学的角度还是实用性的观点来看，这都会非常有趣。相比低含氧量，我相信乘客应该都渴望吸入更高的氧气来缓解时差反应。”
除了时差反应，我们还需要了解氧气对生物钟其他方面的影响。生物组织含氧量低可能导致冠心病、慢性阻塞性肺病、轮班工作睡眠障碍和其他常见健康问题。“我们发现了氧气对动物，特别是啮齿类的作用，如果继续探究氧气是否能够重置细菌、植物、蝇类和其他高级有机体的生物钟，那将会很有意义。” Asher 补充道。
文章来源
https://phys.org/news/2016-10-blast-thin-air-reset-circadian.html
