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在我们的身体深处,有一套精密的"生物钟"系统,它以约 24 小时为周期,调控着从睡眠到代谢的几乎所有生命活动。这一系统被称为昼夜节律,其名源自拉丁语"circa diem",即"大约一天"。对于心脏而言,这套节律系统不仅控制着心率、血压、内皮功能与血栓形成,还深刻影响着心血管疾病(CVD)的发生时机与治疗窗口。
Cardiology Plus 2026 年第一期发表了格鲁吉亚第比利斯国立医科大学Sudeep Edpuganti 教授的综述,文章系统梳理了时间生物学在心脏病学领域的最新进展,提出了"时间即药物"这一革命性理念。
一、昼夜节律概念与分子机制
昼夜节律是一种固有的、自我维持的 24 小时周期,几乎存在于所有哺乳动物细胞类型中,包括心肌细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞和成纤维细胞。这些节奏确保生物过程在一天中的最佳时间发生,从而促进生理效率和动态平衡。
昼夜节律的核心驱动力是一套转录-翻译反馈环路(TTFL),由四个核心时钟基因组成:激活因子 CLOCK 和 BMAL1,以及抑制因子 PER 和 CRY。
整个昼夜节律系统由在细胞、组织和系统水平上运行的振荡器组成的分层网络组成。中枢时钟位于下丘脑视交叉上核(SCN),接收视网膜光信号,通过自主神经与激素信号同步全身各组织的外周时钟,包括心肌细胞、血管内皮、肝脏、肾脏和免疫细胞等。外周时钟也可以被行为和新陈代谢信号重新设置,如进食时间表、体力活动、循环激素以及包括营养和温度在内的环境因素(如图 1 所示)。
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图 1 心功能昼夜节律调节和时间治疗干预的分层模型。
二、心血管功能的昼夜节律
心血管系统在一天之内呈现出高度规律的生理波动,这些波动与自主神经系统、激素分泌和分子时钟的协同活动密切相关,会同步影响到血压、心率和血管内皮功能,如图 2 所示。
血压节律:在正常情况下,血压在清晨醒来后急剧升高,夜间睡眠期间则血压下降,即"杓型"模式,为心脏提供保护性休息,若夜间血压降幅 <10%("非杓型"),则与心血管事件风险显著升高相关;
心率节律:日间平均静息心率约 54.5 ± 8.0 次/分,夜间约 50.5 ± 7.6 次/分,心率谷值出现在 03:00–07:00,与迷走神经主导期同步;
血管内皮功能节律:血流介导的舒张功能(FMD)夜间和清晨最低,午后最高;内皮一氧化氮合酶(eNOS)和一氧化氮(NO)在活动期达峰,而强效缩血管因子内皮素-1(ET-1)在清晨达峰,与心血管风险窗口叠加。
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图 2 昼夜生理与病理模式示意图
三、时钟基因失调与心血管疾病
核心时钟基因的遗传变异或功能紊乱,将影响到多种心血管病理状态,例如高血压、动脉粥样硬化和心律失常。
1. 高血压
高血压是由多因素影响产生的,其中包括昼夜生物学和代谢信号通路之间的相互作用。来源肠道菌群的信号分子会将肠道微生物组与宿主昼夜节律联系起来,若进食时间或饮食结构发生改变,将导致节律失调和代谢紊乱,进而促进高血压发展。
2. 动脉粥样硬化
脂肪细胞会通过脂质积累来调节能量储存,时钟基因的遗传破坏深刻地改变了脂质代谢。有基础研究表明,脂质代谢异常、巨噬细胞功能失调和动脉粥样斑块积累,最终导致冠状动脉狭窄与心肌缺血。
3. 心律失常
有研究者利用转基因动物模型对昼夜节律和心律失常的关系进行了广泛的研究,这些发现证实,分子时钟的破坏损害了心脏的电稳定,并增加了心律失常的风险。
四、昼夜节律紊乱的现代流行:轮班工作与睡眠障碍
在现代 24 小时社会中,昼夜节律失调已成为一种"文明病"。有数据显示,轮班工作者、跨时区旅行者和阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者是高危人群,轮班工作以及睡眠障碍的叠加,会增加心血管疾病的风险。
为了应对上述风险,亟需从公共卫生层面将昼夜节律原则纳入职业健康政策、睡眠障碍管理和预防心脏病学策略。
五、干预措施:时间疗法与生活干预
昼夜节律的调控,可通过服用药物改善,同时科学的生活方式也是恢复节律对齐的有力工具。
1. 时间疗法
根据内源性昼夜节律合理安排药物给药时间,从而最大限度地提高治疗效果并将不良反应降至最低。
2. 生活方式
以下是几项可供参考的措施:
● 时间限制性进食(TRE,8 小时进食窗口):对齐肠道菌群时钟,可降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、改善胰岛素敏感性、减轻体重,对高脂饮食引起的代谢损伤有保护作用;
● 晨间运动:促进脂肪氧化,降低餐后能量摄入;
● 傍晚运动:可提升无氧功率,对代谢受损人群的代谢改善效果更优;
● 规律睡眠:稳定褪黑素/皮质醇节律,改善夜间血压杓型,睡眠时长 <6 小时与 CVD 风险升高相关;
● 按时进餐:如果跳过早餐与不规律进餐,将损害葡萄糖耐量,导致餐后血糖峰值升高,与代谢综合征风险增加相关。
六、讨论与总结
昼夜节律系统是心血管生理的基础性调控者,可通过调控血压节律、内皮功能、代谢平衡与自主神经张力,全方位守护心脏健康。而当这一系统遭到破坏,高血压、心律失常、动脉粥样硬化乃至急性心肌梗死的风险都会随之升高。
尽管时间心脏病学前景广阔,该领域仍面临若干重要挑战:时间疗法证据矛盾;时钟基因临床转化存在鸿沟;年龄与性别差异被低估;个体化需求迫切等。
面对未来,多款新型可穿戴设备正在将昼夜节律监测从实验室推向临床和日常生活,例如:PhyMask 智能眼罩、Morfea 鼻部装置、多传感器腕带等。但该类技术仍存在诸多关键局限,有待进一步优化完善。
引用本文:Edpuganti S, Sajeev SK, Noushad Nisa A, Sunny NR, Otim ML. Chronocardiology and cardiovascular health: a review of circadian rhythms in health and disease. Cardiol Plus 2026;11:57–68.
DOI: 10.1097/CP9.0000000000000153.
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