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中國生物物理學會腸道菌群分會成立於2021年5月，旨在結合基礎研究、臨床研究、轉化研究的專業力量，期望促進腸道菌群與健康領域內各專家力量的交流合作及學科的交叉融合，實現生物物理學會在這一新興領域的長遠布局和發展。

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【前沿科普】運動重置生物鐘，改善代謝性疾病

現代社會，人們因白天忙於工作與日常事務，夜晚試圖通過熬夜來為自己爭取更多的娛樂休息時間。然而熬夜等不良生活習慣卻會給身體帶來生物鐘紊亂、免疫力低下等危害，提高各種慢性代謝性疾病的患病風險。目前，生物鐘紊亂已成為慢性代謝性疾病患病率顯着升高的新危險因素之一。

長期以來，人們對「生物鐘」現象早已習以為常，但對其具體的分子機制不甚了解。直至2017年，美國遺傳學家傑弗里·霍爾（Jeffrey C. Hall）、邁克爾·羅斯巴殊（Michael Rosbash），以及邁克爾·楊（Michael W. Young）因發現晝夜節律的分子機制榮獲諾貝爾獎，人們對生物鐘才有了進一步的了解。

生物鐘概述

生物鐘又稱為晝夜節律，是機體內以24 h為周期的行為、生理和分子的周期變化。負責調控生物鐘的中央時鐘位於下丘腦視交叉上核，其感知接收光信號後通過神經內分泌系統向外周生物鐘傳遞信息。外周時鐘主要位於心、肺、肝、腎、骨骼肌等器官組織中，對睡眠、飲食等生理活動做出一定反應。

在晝夜節律的反饋環路中，腦和肌肉芳香烴受體核轉運樣蛋白1基因（brain and muscle arnt-like1，Bmal1）是哺乳動物時鐘節律調節因子（circadian locomotor output cycles kaput，Clock）的分子伴侶，兩者共同作為活化因子調控晝夜節律。具有bHLH-PAS結構域的BMAL1、CLOCK蛋白結合形成異源二聚體，作為反饋環路的正性調控元件，從E盒位點來激活周期基因（period，Per1、Per2、Per3）和隱花色素基因（cryptochrome，Cry1、Cry2）並誘導Per、Cry進行轉錄翻譯。而後PER/CRY複合物在細胞質積聚後進入細胞核，抑制CLOCK與BMAL1二聚體的轉錄活性，進而抑制自身的轉錄翻譯，由此形成一條以24h為周期的「轉錄-翻譯-翻譯後反饋抑制」的負反饋環路（transcriptional-translational feedback loop，TTFL）。同時，啟動子上具有E盒位點的其他生物鐘靶基因，在BMAL1/CLOCK的調控下可進行轉錄且呈一定節律性表達，這些基因被稱為時鐘控制基因（clock controlled genes，CCGs。

生物鐘紊亂的危害

機體諸多生理活動均受到生物鐘的調節，如糖脂代謝、胰島素分泌、學習記憶等。糖尿病、高血壓、脂肪肝等疾病的發病多與中樞及外周生物鐘調控有關，統稱為「晝夜節律綜合徵」。研究發現，醫護人員等從事輪班工作的人群糖脂代謝能力較差，導致其過度肥胖及糖尿病等患病風險較高。

因此，晝夜節律紊亂與代謝性疾病之間的關係可能是雙向的——代謝性疾病的發生髮展伴隨着紊亂的晝夜節律；而生物鐘紊亂則會加速惡性循環，促進代謝功能障礙。

運動重置生物鐘改善代謝性疾病

運動作為一種非藥物治療手段可調控機體晝夜節律以調節各系統的生理活動，從而預防與減緩多種代謝性疾病的發病進程。

研究發現，高脂餵養的小鼠進行自主轉輪運動後骨骼肌中BMAL1和CLOCK的蛋白質含量增加，通過參與維持其能量代謝穩態，減緩小鼠肥胖發展。受試者經45 min單腿抗阻運動後6 h和18 h，股四頭肌內Bmal1、Cry1、Per2基因的mRNA水平顯着升高，同時糖代謝相關基因表達改變，提高代謝能力。由此表明，有氧運動與抗阻運動均可直接調節人體骨骼肌Bmal1表達。

運動重置生物鐘改善血管與骨骼肌功能障礙

更有趣的是，不同時間段的鍛煉對受試者產生的生物鐘效應不同。對於晝夜節律嚴重紊亂的「夜貓子」來說，晨練與晚訓均可得到顯着的代謝效果；而對於「早起鳥」，夜晚的運動鍛煉則會延遲其晝夜節律相位。具有代謝障礙的人群在下午運動獲得的代謝收益較晨練好，糖脂代謝能力得到顯着提高。因此，基於時間類型的個性化運動處方更有利於調控生物鐘，改善機體代謝能力。

展望

近年來，利用生物鐘防治慢性代謝性疾病已得到廣泛關注。運動訓練、膳食和生物鐘相結合的綜合干預對機體代謝調節產生積極作用，但單因素的運動干預對生物鐘的影響研究尚少，且運動干預對外周器官組織生物鐘調控的分子機制尚未明確。運動作為疾病防治的非藥物性手段，可調節生物鐘基因的表達，兩者的有機結合有望成為防治與改善慢性代謝性疾病的新靶點。