羅志祥的「生理時鐘」歌詞中有這樣的一段文字：「七點鐘你在喚醒我，一點鐘吃飯來陪我，你在乎著我快樂難過，從不偷懶身邊默默跟隨我。」而這指的到底是誰呢？
晝夜節律（circadian rhythm）或稱作生理時鐘，是一個保存在生物中大約 24 小時為一週期的生命現象。在果蠅或是哺乳類動物中，晝夜節律的維持除了可被細胞中「時鐘基因（Clock genes）」的內在機制所調控外，也會被外在環境的刺激所調控。過去的研究顯示，晝夜節律的紊亂會影響到生物的行為、生理與代謝，不僅可提高人們的食欲，也會增加肥胖和罹患代謝疾病、心血管疾病等的風險，而這些病理現象與腸內菌的平衡有著密切的關係。近幾年的研究也指出，腸內菌的活動及其代謝物可能是透過內分泌、免疫、神經系統影響大腦的活動，說明了腸內菌與大腦有著直接或是間接的途徑互相影響 [1]。而隨著晝夜節律調控機制的揭開，我們也了解到除了光可以透過腦內下視丘的視叉上核調節整個體內的節律外（suprachiasmatic nucleus, SCN），營養及體溫也可影響身體器官的晝夜節律 [2]。
今年五月，由研究晝夜節律頗負盛名的芝加哥大學的 Eugene B. Chang 博士所率領的團隊發現，比較腸內無菌的小鼠（germ-free mice）與一般小鼠中代謝相關的基因表現，腸內無菌小鼠的大腦或是肝臟細胞與晝夜節律相關的基因 Bmal1, Clock, Cry1 表現會受到抑制。而當腸內無菌小鼠持續攝取能引起一般小鼠產生肥胖的高脂食物時，體重也沒有特別的變化。指出飲食可能經由腸內菌而改變小鼠大腦或是肝臟細胞的晝夜節律 [3]。相反地，去年發表在期刊「Cell」的論文中發現，晝夜節律的改變會影響腸內菌組成的菌種 [4]。這些研究支持腸內菌與宿主的生理時鐘可互相調節，進而影響宿主體內的代謝。雖然在一般的飲食引起的肥胖中是否有腸內菌的介入還需要進一步的求證，這一系列的研究讓我們了解到腸內菌與生理時鐘如何調節全身代謝，也提供了一個新的途徑來預防、診斷及治療肥胖。
圖說：腸內菌與宿主的生理時鐘可互相調節 圖片來源：http://goo.gl/0roimC
參考資料：
- Cryan, J. F., & Dinan, T. G. (2012). Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience, 13(10), 701-712. doi:10.1038/nrn3346
- Hogenesch, J. B., & Ueda, H. R. (2011). Understanding systems-level properties: timely stories from the study of clocks. Nature Reviews Genetics, 12(6), 407-416. doi:10.1038/nrg2972
- Leone, V., Gibbons, S., Martinez, K., Hutchison, A., Huang, E., Cham, C., … Chang, E. (2015). Effects of Diurnal Variation of Gut Microbes and High-Fat Feeding on Host Circadian Clock Function and Metabolism. Cell Host & Microbe, 17(5), 681-689. doi:10.1016/j.chom.2015.03.006
- Thaiss, C., Zeevi, D., Levy, M., Zilberman-Schapira, G., Suez, J., Tengeler, A., … Elinav, E. (2014). Transkingdom Control of Microbiota Diurnal Oscillations Promotes Metabolic Homeostasis. Cell, 159(3), 514-529. doi:10.1016/j.cell.2014.09.048
撰文 | 李其育
修訂 | 熊浩安
