科學(xué)家發(fā)現(xiàn)皮膚使時間獨立于大腦

烏賊，章魚，烏賊，兩棲動物和變色蜥蜴都可以在眨眼間改變皮膚的顏色。他們的皮膚中具有獨立于大腦運作的感光器。感光細胞是稱為視蛋白的蛋白質(zhì)家族的一部分。

哺乳動物也有視蛋白。它們是視網(wǎng)膜中最豐富的蛋白質(zhì)。這些光敏色素負(fù)責(zé)色覺(視錐蛋白)和昏暗視覺(視紫紅質(zhì))。盡管先前的研究表明哺乳動物可能在眼外表達視蛋白蛋白，但關(guān)于它們可能影響什么功能的信息很少。

10月10日發(fā)表在《當(dāng)前生物學(xué)》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，一種稱為神經(jīng)蛋白酶的視蛋白在小鼠的毛囊中表達，并使皮膚的晝夜節(jié)律與明暗周期同步，而與眼睛或大腦無關(guān)。

華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院眼科研究助理教授，共同首席作者埃森·布爾(Ethan Buhr)說：“這是視蛋白光感受器在眼外直接控制哺乳動物晝夜節(jié)律的首次功能性展示。”

布爾說，人們認(rèn)為，當(dāng)哺乳動物進化時，無論白天還是黑夜，大腦都會接手通知身體的所有器官。但是，他說，這項研究發(fā)現(xiàn)，皮膚實際上是使用視蛋白基因家族中一個先前神秘的成員神經(jīng)素來表達自己的感光細胞的。

這意味著即使自己在碗中進行培養(yǎng)，皮膚也可以感知白天還是晚上。

“如果您模擬將培養(yǎng)的皮膚從西雅圖運往日本(通過模擬時區(qū)的光線變化)，則皮膚會發(fā)現(xiàn)時區(qū)已發(fā)生變化，并且由于神經(jīng)蛋白酶而在幾天之內(nèi)適應(yīng)了新時區(qū)。”威斯康星大學(xué)醫(yī)學(xué)院眼科教授兼教授Russ Van Gelder。。

對醫(yī)學(xué)的影響仍在研究中。其他實驗室的研究表明，皮膚中重要的生理學(xué)處于晝夜節(jié)律的控制之下。例如，北卡羅來納大學(xué)諾貝爾獎獲得者阿齊茲·桑卡爾(Aziz Sancar)的研究小組的研究表明，與下午晚些時候發(fā)出的紫外線相比，清晨發(fā)出的紫外線對小鼠引發(fā)皮膚癌的作用要高五倍，因為晝夜節(jié)律改變了皮膚修復(fù)DNA損傷的能力。

現(xiàn)在，研究人員想看看如果暴露在某些類型的光線下，皮膚是否可以更好地恢復(fù)健康。

“盡管我們的研究仍在進行中，但我們假設(shè)一天中特定時間的特定顏色的光會影響皮膚的愈合方式，”辛辛那提兒童研究中心的聯(lián)合首席研究員理查德·朗說。使用晝夜節(jié)律來增強醫(yī)學(xué)實踐的潛力是一個不斷發(fā)展的研究領(lǐng)域。最近的工作表明，在白天或晚上的特定時間服用藥物的時間可能會對藥物有效性產(chǎn)生重大影響。同樣的觀察結(jié)果很可能適用于皮膚調(diào)解。

在這項研究中，研究小組使用了沒有視網(wǎng)膜感光器和無功能黑素蛋白基因的小鼠。通常，視網(wǎng)膜感光細胞與黑素結(jié)合在一起，以告知大腦的晝夜節(jié)律時鐘是亮還是暗。因此，實驗小鼠無法使其行為與明暗周期同步。但是，這些動物皮膚的晝夜節(jié)律仍與局部明暗周期保持同步。有些老鼠在黎明醒來，有些在黃昏醒來。小鼠通常只在夜間運行，但是有些在天黑之前就開始運轉(zhuǎn)。無論如何，皮膚可以使用神經(jīng)蛋白酶來感知光線-黑暗周期并保持時間。