91猫先生

约日节律

生理暨藥理學科 黃榮棋副教授

　　「约日节律」是什麼？這個我們身體每天都要表現一次的現象，知道的人恐怕不會太多。也因為這樣，當我有機會接受兩位故友邀約，到他們學校為同學介紹「约日节律」的時候，便拼命上網尋找有關「约日节律」的圖片，希望能一開始就吸引聽眾的注意力。無意間發現到一個網頁，一則2003年澳洲國家大學屬名 Edward O'Daly 所做的報導，文章描述一位當地頗有名氣的該校音樂教授，為舞者創作了「Dancing to a circadian thythm ( 舞動约日节律 ) 」，觀者爆滿。於是我終於有了可以放在第一張投影片上的漂亮圖片：三位舞者，一前二後，手姿狀如時針與分針 (  我的詮釋 )。但同時我心裡難免嘀咕，擔心同學尚不知「约日节律」為何物？而澳洲大學師生與當地居民卻已能欣賞「约日节律」。

　　雖然同學們可能還是不知道「约日节律」是什麼？但坐飛機到美國的人都經驗過「時差」，這是種「约日节律」的睡眠障礙：你的身體各個器官正以不同速率調整到新時區，這段人體各器官尚未完全調整成當地時間，所產生的不協調 ( 不同步 ) 現象。換句話說，當你坐飛機到了美國，當地的光照訊息透過眼睛視網膜 ( 與視覺無關的特殊感光細胞 ) ，經由視神經傳到你腦子下視丘第三腦室旁的兩個小小腦核 ( 視叉上核；人體的「約日時鐘」，負責協調身體各器官的總司令 ) 時，你的「約日時鐘」立即進入狀況，只是總司令下達的協調命令，並沒有馬上讓身體各個器官跟著動起來，有的配合得快，有的配合得慢，其中尤以肝臟最慢，需時兩個星期。這個可由鼠類身上做出來的實驗結果，證實倒蠻符合我們的時差經驗。

　　人體有究竟多少種约日节律？起碼百種以上，包括醒睡、體溫、賀爾蒙等等。光是小鼠的肝臟組織，就有數百種基因呈現約日週期性的變化。這些基因有許多是與代謝有關的。畢竟，我們的寵物鼠不是在睡覺，就是醒著吃東西。也有證據顯示，造成约日节律的幾個所謂的時鐘基因，顯然也在細胞週期扮演著重要角色，這多少又會撩起有些爭議的「時間療法」，像是最佳的化療時機？

　　这个位在下视丘视叉上核的「约日时鐘」，研究人员花了许久时间，好不容易才找到。因為，这对脑核的神经元数目不过两万个，还不到数以亿计的脑细胞总数的万分之一，所以想要乱枪打鸟，万一没打到也是很合理的事情。

　　这麼少的神经元，如何能协调这麼多的器官与这麼多的其他细胞？不难想像，总司令不可能直接指挥班兵作战，总是透过辖下的军团司令、师长等分层逐级下达命令。最近研究指出，后下视丘与前下视丘扮演着这样的角色。想要完全了解这麼多节律如何受这个「约日时鐘」的调控，非得找出这些不同节律的不同沟通管道不可。

　　「約日時鐘」是與生俱來的，我們可以把視叉上核挖出來做實驗。在離體狀況下，視叉上核的基因表現與電活性等，都有約24小時左右 ( 約日 ) 的週期性變化。視叉上核就是透過電活性的「约日节律」，週期性釋出神經傳導物質或賀爾蒙，來調控其他組織器官。因此，若讓小鼠在無光照 ( 全暗 ) 的狀況下跑輪子，表現出的活動週期也就會是大約24小時左右，而非24小時整。這正是約日 ( circadian：circa，「約」也；dian，「日」也 ) 名稱的來源。

　　最後總難免要問到，「约日节律」是怎麼演化出來的？想想看，你是個單細胞的藍綠菌，身體裡空蕩蕩地沒有任何胞器可以用來隔間。你必須趁白天有陽光的時候行使光合作用，卻又必須找時間行固氮作用，還要分裂繁殖。可是固氮酵素怕氧，而光合作用會製造氧，兩者勢必無法同時進行；同樣地，細胞分裂時的 DNA 複製也怕陽光裡的紫外線，因此，最好也不要在大白天複製。所以囉，光合作用可以在大白天堂而皇之進行，固氮與分裂就只好躲在傍晚或夜裡，沒人看見的時刻偷偷進行了。