由廣島大學助理教授 Ryota Nakazato 和教授 Koji Ikegami 領導的研究小組發現,細胞上生長的「初級纖毛」的長度以 24 小時為週期擴張和收縮。
每個細胞都有一根幾微米長的“毛髮”,稱為“初級纖毛”,它在維持正常細胞功能的同時,根據細胞狀態和外部環境改變其形狀。
在這項研究中,我們透過小鼠纖維母細胞的培養實驗發現,初級纖毛的長度以大約24小時為週期擴張和收縮。在纖維母細胞中,被稱為「時鐘基因」的蛋白質的合成和分解產生人體內部時鐘,大約以 24 小時為一個週期,形成晝夜節律。他們發現初級纖毛的長度也受時鐘基因控制,形成晝夜節律,在大約24小時內延長和收縮。
當成纖維細胞在皮膚上受傷時,它們會遷移到傷口部位,透過釋放膠原蛋白和其他物質來治癒傷口,但成纖維細胞的初級纖毛較長,而成纖維細胞的初級纖毛較短。在此期間,傷口部位的活動速度比成纖維細胞慢。例如,據報道,夜間燒傷比白天燒傷需要更長的時間才能癒合;一天中受傷發生的時間會影響傷口癒合的速度。雖然已知有不同的現象,但初級纖毛的長度成纖維細胞的數量在白天和晚上有所不同,可能是造成這種現象的原因之一。
透過小鼠實驗發現,構成大腦的神經元和神經膠質細胞中初級纖毛的長度在夜間比白天更長。這項發現揭示了初級纖毛與人體生理時鐘之間的新關係,顯示初級纖毛不僅在傷口癒合中發揮作用,而且在睡眠、覺醒、激素分泌、身體機能等多種具有晝夜節律的生物機制中發揮作用。溫度變化,可能也有關係。這項研究的結果預計將導致人們對生理時鐘有新的認識,並發展“時間療法”,將生理時鐘知識融入醫療保健中。