熬完一夜之后，接下來(lái)一兩天肯定是無(wú)精打采，除了頭暈?zāi)X脹以外，無(wú)力，連走路都沒(méi)有力氣貌似也是經(jīng)?，F(xiàn)象。
不用多言，很多人都有過(guò)這樣的經(jīng)驗(yàn)。
但是，這是什么原因呢？
最新的研究顯示這可能與人類細(xì)胞中的能量工廠-線粒體有關(guān)系。
▲瑞士巴塞爾大學(xué)和蘇黎世大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《CellMetabolism》上面發(fā)表的文章（圖片來(lái)自CellPress）
近日，一組來(lái)自瑞士巴塞爾大學(xué)和蘇黎世大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《Cell Metabolism》上面發(fā)表一篇文章，顯示人體能量工廠線粒體也受到生物鐘的控制，而介導(dǎo)線粒體分裂及融合的關(guān)鍵基因DRP1的磷酸化在線粒體生物節(jié)律調(diào)控中其中關(guān)鍵作用【1,2】。
因此，你一熬夜，自然就打破了線粒體固有的生物節(jié)律，導(dǎo)致其分裂及融合異常，這進(jìn)一步造成了合成生命能源ATP的異常，沒(méi)有ATP就自然沒(méi)有了能量，故而熬夜之后感覺(jué)渾身乏力，就像滿屏的廣告說(shuō)的“感覺(jué)腎被掏空了一般”。
?線粒體溫度高達(dá)50℃?
既然是說(shuō)人類的能量工廠-線粒體，那就先來(lái)看一篇法國(guó)科學(xué)家在國(guó)際期刊《PLoS Biology》上面發(fā)表的一篇有意思的發(fā)現(xiàn)（實(shí)際上，這篇文章早在去年五月就刊登在了生物預(yù)印網(wǎng)站bioRxiv上面）【3】。
什么發(fā)現(xiàn)呢？
眾所周知，人體的溫度是37℃，而他們發(fā)現(xiàn)人體中的線粒體的溫度竟然高達(dá)50℃，不得不說(shuō)還是讓人大吃一驚，要知道人體中的細(xì)胞都含有相當(dāng)多的線粒體，五十幾度不怕把細(xì)胞燙壞嗎？
▲瑞士巴一組來(lái)自法國(guó)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)線粒體的溫度接近50℃，最近發(fā)表在國(guó)際期刊《PLoS Biology》上面
要知道，平常我們測(cè)量人體溫度，也就是拿個(gè)溫度計(jì)測(cè)量口腔、腋下或者肛門的溫度，得出37℃的結(jié)論。
然而，實(shí)際上，體內(nèi)的溫度可能在各個(gè)器官在不同狀態(tài)下也許有一定的差距，比如你要是喝下一瓶二鍋頭，那是不是瞬間就能感覺(jué)到胸中的熱量，“胸膛里面燃起一把烈火”，作家們經(jīng)常這樣寫道文中人物喝完烈酒之后。
關(guān)鍵是，線粒體這么小，又在細(xì)胞里面，并且數(shù)量多得數(shù)不過(guò)來(lái)，那怎么測(cè)量它們的溫度呢？
▲線粒體的模樣，左邊是模式圖，右邊是電子顯微鏡觀察下的線粒體形態(tài)（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
因此研究人員應(yīng)用了一種新方法，即采用了一種能夠根據(jù)所處環(huán)境溫度發(fā)生改變的染料來(lái)進(jìn)行研究，這種名為Mito-Thermo-Yellow的染料能夠與靶點(diǎn)相結(jié)合，隨著周圍溫度的上升其會(huì)慢慢失去熒光，當(dāng)對(duì)細(xì)胞中的線粒體進(jìn)行研究時(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)，這種新方法就能夠用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定線粒體的溫度。
?線粒體的晝夜節(jié)律?
我國(guó)自古就重視人體各個(gè)器官的節(jié)律，比如古人認(rèn)為心、肝、脾、胃、腎等人體重要器官都具有自己的最佳工作時(shí)間。
到了現(xiàn)代，科學(xué)家們也一樣，苦苦追尋組織細(xì)胞隨著晝夜時(shí)間不斷變化的規(guī)律，而人體中的許多分子或者代謝產(chǎn)物是否也呈現(xiàn)出時(shí)間規(guī)律呢？
這正是這支來(lái)自瑞士的研究團(tuán)隊(duì)最開始要研究的，他們采用代謝組學(xué)來(lái)研究體內(nèi)的各種代謝物是否也有隨著時(shí)間的變化而變化，結(jié)果有許多物質(zhì)比如氨基酸類、肽段、糖類物質(zhì)等等均顯示出了時(shí)間規(guī)律（如下圖）。
▲線粒體細(xì)胞中的一些氨基酸類、短肽類、糖類物質(zhì)以及維生素等均表現(xiàn)出時(shí)間規(guī)律，其含量隨著時(shí)間的變化而呈現(xiàn)出波形規(guī)律（圖片來(lái)自CellPress）
研究者們甚至發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的能量物質(zhì)三磷酸腺苷ATP竟然也有時(shí)間規(guī)律，也會(huì)受到生物鐘的調(diào)控。
那么，問(wèn)題又來(lái)了，是什么原因?qū)е录?xì)胞中的這些代謝物質(zhì)（包括ATP在內(nèi)）具有這種隨著時(shí)間而變化的規(guī)律呢？
研究者們把注意力放到了線粒體上面，因?yàn)榫€粒體是制造三磷酸腺苷ATP的中心，既然ATP受到生物鐘的調(diào)節(jié)，那么，線粒體是不是也有可能受到生物鐘調(diào)節(jié)呢？
果不其然，研究者們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，線粒體也受到生物鐘的調(diào)節(jié)，其在一定時(shí)間內(nèi)也隨著時(shí)間的變化而變化。
▲細(xì)胞中的ATP隨著時(shí)間的變化，各個(gè)時(shí)間段的含量也不相同，但是具有規(guī)律可循（左圖）；而細(xì)胞中的線粒體也一樣，同樣隨著時(shí)間（40小時(shí)）的不同而出現(xiàn)有規(guī)律的起伏變化（右圖）（圖片改編自CellPress）
既然線粒體也受到生物鐘調(diào)節(jié)，那么，生物鐘是如何調(diào)節(jié)線粒體的呢？
原來(lái)，線粒體之間可以融合也可以分開，處于分裂-融合的動(dòng)態(tài)平衡之中。線粒體的分裂在真核細(xì)胞內(nèi)經(jīng)常發(fā)生，即使是在不再分裂的細(xì)胞內(nèi)，線粒體為了填補(bǔ)已老化的線粒體造成的空缺也需要進(jìn)行分裂。而線粒體的融合也是細(xì)胞中的基本事件，對(duì)線粒體正常功能的發(fā)揮具有非常重要的作用，人類細(xì)胞需要通過(guò)線粒體融合的互補(bǔ)作用來(lái)抵抗衰老。若是這一分裂-融合的動(dòng)態(tài)平衡受到干擾，可能會(huì)導(dǎo)致健康問(wèn)題。
因此，生物鐘通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體的分裂-融合來(lái)達(dá)到控制線粒體多寡的目的，這樣一來(lái)，細(xì)胞中的能量物質(zhì)ATP也會(huì)隨著線粒體的多寡而含量不同，從而能夠有規(guī)律地調(diào)控ATP的多少，而ATP又是細(xì)胞活動(dòng)的動(dòng)力，代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生需要依賴ATP，因此，ATP的規(guī)律變化也會(huì)讓代謝產(chǎn)物出現(xiàn)規(guī)律性變化。
因此，生物鐘通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體的分裂-融合來(lái)調(diào)控細(xì)胞的能量代謝。
科學(xué)家們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，線粒體分裂-融合周期與一種名為DRP1的裂變蛋白息息相關(guān)，而DRP1則與內(nèi)部生物鐘同步，節(jié)律調(diào)節(jié)決定了線粒體在什么時(shí)候產(chǎn)能，產(chǎn)多少能。
“在一天之中不同時(shí)間段線粒體網(wǎng)絡(luò)具有不同定制模式，相應(yīng)地，這些小細(xì)胞器（線粒體）就會(huì)影響細(xì)胞的能量分配，”這篇《Cell Metabolism》文章的通訊作者Anne Eckert教授解釋道。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，如果生物鐘受損，線粒體網(wǎng)絡(luò)就會(huì)失去節(jié)奏，導(dǎo)致細(xì)胞整體產(chǎn)能下降。類似地，用藥物或遺傳手段損害DRP1裂變蛋白也會(huì)擾亂產(chǎn)能節(jié)奏，反過(guò)來(lái)影響生物鐘的節(jié)奏。
因此，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅是機(jī)體代謝與生物鐘之間存在聯(lián)系的又一例證，并且將為許多生物鐘受損和線粒體功能受損疾病的新療法開發(fā)提供一絲線索。
所以，還是不要熬夜，一旦熬夜就打破了線粒體的晝夜生物節(jié)律，造成能量供應(yīng)失衡（難怪熬完夜之后感覺(jué)渾身無(wú)力，你需要能量的時(shí)候，線粒體不會(huì)給你供能了，因?yàn)樗鼈兊囊?guī)律因熬夜已被打亂），進(jìn)一步導(dǎo)致體內(nèi)代謝異常。久而久之，就會(huì)“感覺(jué)腎被掏空了一樣”，長(zhǎng)此以往，身體健康必然出現(xiàn)大問(wèn)題。
參考資料：
1. Circadian Control of DRP1 ActivityRegulates Mitochondrial Dynamics and Bioenergetics.2018.
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180306093116.htm
3. Mitochondria are physiologically maintainedat close to 50 °C.2018.
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