《SCIENCE ADVANCES》：Circadian reprogramming by timed sodium intake reveals transcriptional pathways of daily salt handling in the colon
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本研究旨在探究膳食钠摄入的时机和数量如何影响体内钠的昼夜节律性处理与血压调节。研究人员通过构建肠道上皮细胞特异性Bmal1和MR敲除小鼠模型，结合时间限制性喂养高/低盐饮食，发现结肠生物钟和盐皮质激素受体（MR）共同介导钠吸收基因的昼夜节律表达，并调控血压的日间波动。这项研究揭示了进食时机与高盐饮食叠加如何导致外周生物钟与醛固酮-MR轴解耦，进而扰乱血压节律，为理解非杓型高血压的机制及基于时间的营养干预提供了新见解。
您是否想过，为什么我们的血压在一天中会有规律地波动，白天较低，夜晚睡眠时进一步下降？这种被称为“血压昼夜节律”的现象对心血管健康至关重要。然而，在现代社会中，不规律的进餐时间，尤其是在非活动时段摄入高盐食物，变得越来越普遍。这引发了一个关键的科学问题：不按时吃饭，特别是吃得太咸，会不会打乱我们身体处理盐分的自然节律，进而导致血压紊乱，增加高血压风险？尽管肾脏在排钠和血压调节中的核心作用已被广泛研究，但作为膳食盐分吸收首要门户的肠道，其内在的生物钟如何感知并响应不同时间的盐分摄入，仍然是一个未解之谜。
为了回答这些问题，一组研究人员在《SCIENCE ADVANCES》上发表了一项研究，深入探索了进食时机与膳食盐分如何通过肠道生物钟和盐皮质激素受体（MR）通路，共同导演了体内钠平衡与血压的“昼夜交响曲”。为了开展这项研究，作者运用了几个关键技术方法：首先，他们构建了肠道上皮细胞特异性敲除核心生物钟基因Bmal1（BKO）和盐皮质激素受体基因Nr3c2（MRKO）的小鼠模型。其次，利用代谢笼系统精确测量小鼠在不同饮食 regimen下的食物、水摄入以及尿、粪中的电解质排泄。第三，通过植入式无线遥测发射器，连续监测小鼠的血压、心率和活动度的昼夜变化。第四，采用RNA测序（RNA-seq）技术对结肠上皮细胞进行全转录组分析，以评估基因表达的昼夜节律。第五，运用染色质免疫共沉淀结合深度测序（ChIP-seq）技术，在全基因组范围内绘制BMAL1和MR蛋白的DNA结合位点图谱。此外，研究中还使用了酶联免疫吸附测定（ELISA）定量血清醛固酮和皮质酮水平，并通过蛋白质印迹（Western blot）和定量实时聚合酶链式反应（qPCR）验证蛋白及基因表达。
研究结果
1. 结肠钠吸收呈现昼夜节律变化
研究人员发现，在正常饮食、自由进食的夜间活动小鼠中，随着黑暗期（活动期）食物和水摄入增加，粪便中的钠含量减少，提示肠道钠吸收可能存在昼夜节律。与结肠生物钟基因（如Bmal1, Dbp）的振荡同步，参与钠吸收的关键基因（如Sgk1, Scnn1g）以及血清醛固酮水平也表现出昼夜波动，峰值出现在活动期。这表明，钠吸收相关基因的表达与生物钟及醛固酮节律同步。
2. 结肠生物钟和MR塑造每日钠吸收与血压
通过使用肠道上皮细胞特异性BKO和MRKO小鼠，研究发现，敲除Bmal1或MR均能抑制并减弱结肠中钠吸收相关基因的节律性表达。尽管血浆醛固酮水平未变，但MRKO小鼠的粪便中钠和钾含量显著增加，表明结肠钠吸收受损。更重要的是，与野生型小鼠相比，BKO和MRKO小鼠的血压均降低，且保留了正常的日活动节律，这证实了结肠BMAL1和MR对每日血压波动具有功能性贡献。
3. 结肠昼夜节律主要依赖于组织内在的生物钟和MR
转录组分析显示，BKO和MRKO极大地改变了结肠的昼夜基因组特征。在BKO小鼠中，节律性转录本数量反而最多，且峰值集中在ZT4，提示结肠生物钟通常抑制了大量可能由光暗周期或行为节律驱动的基因振荡。MR的缺失则使野生型小鼠中75.6%的节律性基因停止振荡，表明MR在驱动结肠基因节律性表达中也起基础作用。
4. 顺式作用元件分析揭示BMAL1和MR在全基因组范围内的结合位点存在大量重叠
ChIP-seq分析发现，BMAL1和MR在基因组上的结合区域存在显著重叠，共有5255个基因同时被两者靶向，其中包括钠离子转运相关基因。这从机制上解释了BMAL1和MR如何协同调控钠吸收等过程。
5. 定时盐负荷或限制影响钠吸收的昼夜节律
通过时间限制性喂养实验，研究人员发现，夜间（活动期）喂养低盐饮食可降低血压，特别是光期血压；而夜间喂养高盐饮食则升高暗期血压。关键在于，白天（休息期）喂养高盐饮食不仅未能有效抑制血清醛固酮的节律，还严重破坏了结肠生物钟基因（如Dbp, Per1）的节律性表达，导致钠吸收基因的抑制不充分，最终使血压的昼夜波动（杓型变化）完全消失，呈现“非杓型”血压模式。小鼠的活动周期并未因喂养时间改变而受影响。
6. 定时盐负荷或限制引起的生物钟变化决定结肠的每日基因组特征
对不同喂养方案下结肠的转录组分析显示，日间喂养高盐饮食条件大大减少了节律性转录本的数量，并几乎逆转了与夜间低盐饮食组共有的节律基因的相位分布。其节律基因的相位分布与BKO小鼠结肠中的情况相似，表明白天高盐饮食严重破坏了外周生物钟，呈现出与遗传缺失Bmal1相似的状态。
结论与讨论
这项研究揭示，结肠通过其内在的生物钟和醛固酮-MR轴，对膳食钠的摄入时机进行“时间感知”，并据此调控钠吸收的昼夜节律，进而影响血压的日常波动。研究最重要的发现之一是，不恰当的进餐时间（如在休息期进食）与高盐饮食的结合会产生“1+1>2”的破坏性效应：它不仅仅增加了盐的摄入，更关键的是导致了“昼夜失调”。具体表现为，光信号主导的醛固酮分泌节律与食物信号主导的结肠生物钟节律发生解耦。白天的高盐饮食未能像夜间高盐饮食那样有效地抑制醛固酮-MR轴，同时严重扰乱了结肠生物钟，使得钠吸收的抑制不充分，最终结果就是血压失去了正常的昼夜波动，转变为不利于心血管健康的非杓型模式。
这为理解临床上常见的非杓型高血压提供了新的机制视角：它可能源于长期不规律的、特别是夜间或非活动时段的高盐饮食行为所导致的外周生物钟紊乱。研究强调了“时间营养学”在心血管健康中的重要性，提示不仅要注意“吃什么”、“吃多少”，还要关注“何时吃”。避免在生物休息期摄入高盐食物，可能有助于维持正常的生物钟节律和血压模式，为高血压的预防和非药物干预提供了新的时间生物学策略。
