基本信息
- 项目名称：
- 生物钟打开一日三餐健康之门
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 大量报道指出，一日三餐是符合人体生理需要的饮食习惯。然而，由于生活节奏的加快，传统意义上的“一日三餐”已经不再正规，人们为了适应快节奏的生活，不得不改变自己的饮食习惯去适应学习和工作的需要。本项目以大鼠为研究对象，通过模拟人类生活的一日三餐，研究不同饮食习惯对大鼠的生理节律和生长发育的影响。
- 详细介绍：
- 食物信号是外周生物钟的主要授时信号，不当的饮食习惯会引起生物钟母钟与子钟的时间错点，诱发机体内环境的生物钟紊乱。基于上述研究背景，本项目以大鼠为研究对象，通过模拟人类生活的一日三餐的饮食习惯，分别从外周生物钟基因的表达水平、饮食相关的生理行为活动水平、血液中各种激素和生化指标日周节律变化水平、肝脏中各种糖代谢与脂质代谢相关基因表达水平等几个方面进行综合评价，研究不同饮食习惯对大鼠的生理节律和生长发育的影响。研究发现饮食不规律会影响生物钟时间的稳定以及物质代谢等生理功能的正常发挥。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究目的的和基本思路： 众所周知，合理的三餐饮食是身体健康的根本，但是在快节奏的都市生活中，一日三餐的重要性已经慢慢的被人们忽略。生物钟是机体固有的时控装置，具有调控机体的行为和生理节律等生理功能。研究表明，外周组织（肝脏、心脏等）生物钟主要受环境中食物信号的影响调整其时相。所以不规律的饮食习惯会通过生物钟来影响机体生理功能的正常发挥。因此，基于上述研究背景，我们从生物钟的角度研究了一日三餐的生理功能及其健康的奥秘。 创新点： (1) 首次从生物钟的角度研究了一日三餐的生理意义。 (2) 本研究分别从基因定量表达，血液生化分析，行为活动节律以及个体生长发育等多个水平对一日三餐不同饮食习惯的生理意义进行综合评价，而且相关参数具有一定生活参考价值。 技术关键：大鼠三餐模型的建立和解析每一餐具体的生理意义 主要技术指标：生物钟基因、糖脂代谢基因、行为活动量
科学性、先进性
- 本文在以往限制性饮食、饥饿、低卡路里饮食对大鼠生物钟调控研究的基础上，进一步探讨了“一日三餐”作为食物信号对大鼠生物钟基因表达节律的影响。并从分子机制的角度解释了日常人类生活中饮食不规律对于机体可能造成的损伤。 本项目应用了荧光定量PCR、全自动生化分析、红外行为活动监测等实验技术，研究结果真实可靠，具有一定的科学性和先进性。
获奖情况及鉴定结果
- 所获奖励： 校“运河杯”学生课外学术科技作品竞赛一等奖. 就相关研究背景知识及研究成果发表论文： [1]Feeding-induced rapid resetting of the hepatic circadian clock is associated with acute induction of Per2 and Dec1 transcription in rats [J]. Chronobiol Int, 2010, 27(1): 1–18. [2]食物信号钟[J]. 中国生物化学与分子生物学报, 2008, 24(12):1109―1117. [3]哺乳动物营养代谢的时间生物学研究进展[J]. 中国细胞生物学学报, 2011, 33:190-196.
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 以往主要研究母钟的结构功能和调控机制等，却忽视了生物钟系统的内部母钟与子钟之间的“错点”。而本文从食物信号是子钟的主要授时信号出发，指出不当的饮食习惯会引起生物钟母钟与子钟的解偶联，诱发机体内环境的生物钟紊乱。本项目以Wistar大鼠为模式生物，从表观的生理实验，运用荧光PCR技术进行基因表达水平分析，血液样品的生化分析，到对动物行为学解析等多个水平上进行综合评价，使得研究结果更有科学性和说服力。因此，研究手段的多元化，使得研究结果在广度和深度上都会有更多突破。 推广前景： 该项目的预期成果主要以论文的形式探讨“一日三餐”作为食物信号对生物钟基因表达和糖脂代谢变化的影响。将生物钟的研究与人类日常饮食习惯紧密联系在一起，了解每一餐的不同生理意义，为各种饮食习惯引起的代谢综合症的防控提供实际可测的时间生物学指标，同时为倡导健康的饮食习惯提供科学指导。
同类课题研究水平概述
- 自然界无论是动物还是植物，体内都有生物钟，其生理活动都受到生物节律的控制。生物节律的物质基础是生物钟。生物钟可分为母钟(主钟、中枢钟)和子钟(外周钟、细胞钟)。哺乳动物生物钟的母钟位于下丘脑视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN），由此发出的信息控制全身的节律活动；子钟位于各外周组织（如肝脏、心脏、肾脏等）细胞内，调控效应器的节律。母钟受光－暗信号的影响比较强烈，子钟却更容易受到食物信号的影响。 2001年，美国科学家Stokkan等人在Science上发表论文指出白天限制性饮食能在2天内使肝脏生物钟的峰值时相快速移动10小时。同时，瑞士科学家Damiola等人在Genes & Development上发表论文指出饮食习惯的改变不仅能引起肝脏生物钟表达时相的变化，并且可以使心脏、肾脏和胰脏等外周生物钟的表达时相与SCN母钟的时相发生解偶联。由此，母钟SCN与子钟之间的时间同步才开始逐渐引起人们的重视，而食物信号作为一个外周生物钟的主导授时信号开始引起了人们的广泛关注。 与此同时，近年来有关食物信号通过调控生物钟节律来影响局部生理功能及其与各种代谢疾病关系的研究报道越来越多。2009年，日本科学家Yamajuku等人在Circulation Research上发表论文指出不仅饮食量的多少或者食物成分的差异会影响健康，饮食时间的选择可能对身体健康更为重要，不良的饮食习惯将引起脂质代谢关键基因Cyp7a1的节律紊乱，并造成肝脏中极低密度脂蛋白-胆固醇含量的增加以及胆汁酸的分泌下降。2010年，美国科学家Fonken等人在PNAS上发表的研究报道证实了夜间的光照暴露所引起的肥胖症是因为改变了以往正常的饮食时间。而这些不规律的饮食方式对于机体的损害，使越来越多的人开始推崇健康饮食。 然而由于生活节奏的加快，传统意义上的“一日三餐”已经不再正规，人们为了适应快节奏的生活，不得不改变自己的饮食习惯去适应学习和工作的需要。但先前对于食物信号和生物钟的研究主要集中在每天一次的限制性饮食，或是饥饿和低卡路里实验，很少有真正模拟人类日常生活饮食习惯的相关报道；另一方面，大多关于“一日三餐”研究主要集中在了营养学方面吃什么对机体有利，没有深入研究潜在分子机制的报道。所以，将生物钟与“一日三餐”联系在一起是本项目最大的创新性，也为现实生活提供更好的指导意义。
