为了与地球自转产生的昼夜循环相适应,哺乳动物的许多生理活动具有昼夜节律性,比如睡眠-觉醒、血压、血液激素水平以及能量代谢等都呈现出以大约24小时为周期的波动。在哺乳动物中,生物时钟分为两大类:中枢生物时钟和外周生物时钟。中枢时钟位于下丘脑视交叉上核(supra chiasmatic nucleus,SCN),它可以接受并整合外界环境中的光信号,通过神经调节和内分泌调节,影响组织器官中生理进程,使外周生物钟与其同步运作,维持机体内部能量利用最优化,从而适应外界环境因素如光线、进食周期的改变。生物时钟精确控制着机体神经内分泌系统和代谢系统。研究证实,在哺乳动物整个基因组中,大约有43%的基因呈现昼夜节律性表达,其中很多基因编码代谢中起关键作用的酶类或转录因子等,因而很多代谢过程如肝脏糖异生、脂代谢、胆汁酸代谢等都具有明显的节律性。光照可以以神经激素为信号将中枢时钟整合到外周生物钟,不同的进食时期则可以重新设定外周生物时钟,生物钟调控神经内分泌系统是其中最重要的环节。例如,肾上腺糖皮质激素、松果体褪黑激素和脂肪细胞来源的瘦素等都参与内部振荡网络的同步(耦合)。此外,胰腺胰岛素是参与食物重设外周时钟的,而胃生长素能够提供时间信号来调节进餐的预期行为。轮班工作或者倒时差诱导的时钟紊乱严重危害代谢调节,从而导致糖尿病和肥胖症的发生。另外,激素表达节律性紊乱可能是内部生物钟紊乱的诱因,而且还会增加代谢性疾病的发生。相反,足够时间的内分泌治疗法可以促进中枢时钟(例如,通过褪黑素激动剂)和外周时钟(例如,通过糖皮质激素激动剂)的相位调整。综上所述,生物时钟精确控制循环的激素水平,反过来,激素又可以作为生物钟系统重要的授时因子。近来研究报道提示,betatrophin是一个主要由肝脏和脂肪分泌的一种新型激素样蛋白,可能在甘油三酯代谢和糖代谢中发挥重要作用,然而其与生物钟的关系尚未有人研究。在本文研究中,我们首先把小鼠置于完全黑暗的环境中,发现betatrophin的表达在各代谢器官如肝脏、白色脂肪和褐色脂肪组织中都呈现出节律性振荡。其次通过限制性喂食实验,发现喂食时间的颠倒引起了肝脏betatrophin表达峰、谷值的颠倒,说明betatrophin的表达受到外周生物时钟信号的调控。另外,饥饿状态下小鼠肝脏betatrophin的表达降低,重新喂食后其表达恢复。在ob/ob和高脂饮食喂养的肥胖小鼠肝脏中,betatrophin表达明显升高,这些实验证明营养信号对betatrophin的调控也有至关重要的作用。分子水平上,RORα(retinoic-related orphan nuclear receptor α,RORα)是一个核受体,作为正向臂激活Bmall/Clock的转录活性,且与脂代谢调节密切相关。我们前期的分析发现betatrophin的启动子上含有两个典型的RORα结合序列(RORE)。Luciferase reporter实验证明,RORα确实能够增强betatrophin启动子的转录活性,而将betatrophin启动子上的RORE突变后,这种激活效应消失;ChIP实验也证实RORα确实可以结合到betαtrophin启动子的RORE motif上,并将染色质结构转变为活化状态。另外,在HepG2细胞中过表达RORα腺病毒能够明显上调betatrophin基因的表达。功能上,利用betatrophin的siRNA转染HepG2细胞,干扰betatrophin的表达并结合血清休克实验,发现betatrophin的缺乏能改变脂代谢基因的振荡模式。一言以蔽之,本研究发现betatrophin是一个新型的钟控基因(CCG),并且核受体RORα正向调控其表达,另外,betatrophin可能参与脂代谢基因振荡表达的调节。