周迎芳

（湖南農業(yè)大學東方科技學院，湖南長沙 410128）

在動物的機體內，其存在著眾多的調控系統(tǒng)，比如神經調控系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及體液調控系統(tǒng)和晝夜節(jié)律生物鐘調控系統(tǒng)。在這些調控系統(tǒng)的作用下，往往能夠充分保障動物維持良好的生命體特征，確保其具有相對正常的生理水平。近年來，生物鐘系統(tǒng)在動物營養(yǎng)和代謝中的應用優(yōu)勢逐漸凸顯，隨著研究的深入，發(fā)現生物中系統(tǒng)能夠比較有效的調控動物的生理程序，具有非常大的影響。

1 生物鐘系統(tǒng)的主要構成以及分子機制

1.1 生物鐘系統(tǒng)的主要構成

受到季節(jié)和晝夜節(jié)律的更替變化，動物生命體也會呈現出與其相適應的生長生理變化、繁殖發(fā)育變化以及營養(yǎng)代謝變化等。而對于大多數生命體來說，這種生理反應與晝夜節(jié)律相接近的現象則是生物鐘系統(tǒng)。經過長時間的進化，動物機體內的生物鐘功能和結構出現了較大的變化。比如無脊椎動物的生物鐘一般位于視網膜、而爬行類動物的生物鐘系統(tǒng)則在松果體內、哺乳類動物的生物鐘則是在其下丘腦視交叉上核，生物鐘的母鐘基因在動物的中樞系統(tǒng)SCN中表達，并且在皮膚毛囊以及乳腺和胃腸道等外周組織中存在子鐘表達，通常情況下，母鐘SCN則可以通過神經以及體液調節(jié)來對生命體的外周組織子鐘進行生物節(jié)律的調節(jié)，促使整個動物機體的生物節(jié)律能夠與外界的環(huán)境相適應[1]。

1.2 生物鐘系統(tǒng)的分子機制

動物機體中的生物鐘系統(tǒng)分子機制一般是在哺乳動物的體內，一些生物鐘基因以轉錄、翻譯為基礎形成自身的調控反饋環(huán)路。在分子水平上，生物鐘的基因是由正負反饋環(huán)路而構成的，通過轉錄、翻譯來對反饋環(huán)路的正調節(jié)段進行控制，能夠促進核心轉錄因子BMALI以及CLOCK形成BMALI-CLOCK異二聚體。并將其作為正向調節(jié)因子，可以結合其他基因和啟動子區(qū)的元件激活基因轉錄。另外一方面，轉錄翻譯后負調節(jié)端，PER蛋白則會在胞漿中不斷的積累，同時會出現磷酸化的狀態(tài)，此時PER蛋白不夠穩(wěn)定，容易被泛生物素化和降解。并且當聚合物在夜晚期間則可以進入到動物機體的胞核內部，核內的CRY1能夠干擾BMALI-CLOCK聚合物轉錄復合物，從而抑制其他基因的轉錄，呈現出核心生物鐘的負反饋環(huán)路調節(jié)。最后，當Rev-Erba蛋白進入到胞核內時，既能夠有效的抑制正調節(jié)端基因的轉錄，致使Bmall表達水平下降，又能夠負調節(jié)端基因抑制Rev-Erba基因轉錄，因此其是連接動物機體內正負調節(jié)的中調因子，可以形成具有一定節(jié)律性的分子振蕩嵌套環(huán)路。

2 生物鐘系統(tǒng)在動物營養(yǎng)和代謝中的調控影響

生物鐘基因能夠控制整個機體的代謝水平，可以有效的調節(jié)動物機體內葡萄糖和脂類的平衡，以小鼠為例，由于CLOCK基因的突變可以在一定程度上降低其攝食的節(jié)律性，改變糖異生和胰島素等敏感型和脂質平衡，進而導致小鼠機體出現貪食和肥胖。同時CLOCK基因的突變也會促使小鼠的營養(yǎng)物質轉運蛋白的節(jié)律性發(fā)生紊亂的情況，不過對于限飼動物來說，其體內的營養(yǎng)物質轉運蛋白仍具有較好的節(jié)律性，這說明生物鐘系統(tǒng)在小腸壁調節(jié)轉運蛋白的過程中充當著重要的角色。所以通過具有規(guī)律性的采食時間有利于維持動物生物鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定，如果采食時間不規(guī)律，則會導致動物機體內的營養(yǎng)代謝平衡受到干擾，影響動物的健康狀況。而生物鐘在動物的胃腸道中有功能性的表達，通過在胃腸肌中表達生物鐘基因，則可以作為消化系統(tǒng)內部的神經系統(tǒng)，影響胃腸道的功能和活性，比如胃排空、胃酸分泌、小腸中營養(yǎng)物質運輸等都會受到生物鐘基因的調控。

另外一方面，在生物鐘系統(tǒng)調控的過程中，高脂日糧的投用影響動物營養(yǎng)的攝入情況，此時生物鐘基因助于調節(jié)動物機體內的相關代謝酶的活性、氨基酸以及脂類、葡萄糖代謝相關聯的轉運系統(tǒng)活性，有效的調節(jié)肝臟以及其他外周組織的營養(yǎng)代謝和能量平衡。一旦當動物的營養(yǎng)水平促使動物的生物鐘缺失或者紊亂時，代謝平衡將會遭到嚴重的破壞，會引發(fā)肥胖癥、心臟病等疾病。

3 結語

綜上所述，生物鐘系統(tǒng)在動物營養(yǎng)和代謝中的調控具有較大的影響，對于哺乳動物來說，其生物鐘基因可以在其中樞系統(tǒng)、皮膚毛囊、乳腺、胃腸道以及內臟器官等外周組織中表達，分子機制呈現節(jié)律性分子振蕩嵌套環(huán)路。通過對動物的采食時間的科學調控以及高脂日糧的合理控制，能保障動物機體實現營養(yǎng)和代謝平衡，所以生物鐘系統(tǒng)在營養(yǎng)和代謝中的應用，可以為農牧業(yè)實際生產和人類醫(yī)學發(fā)展中提供新的思路和理論，對社會生物發(fā)展具有積極的意義和價值。