生物节律的生理与病理

本书从生物节律现象的 描述入手，追溯时间生物学 的研究历史、基本概念与特 点，以及相关研究方法。书 中以果蝇、动植物及人类等 不同模式生物为例，深入剖 析了生物节律的分子机制及 其生理病理意义，探讨了其 与人类疾病之间的关联，以 及对系统生物学和时间治疗 等领域的影响。内容由浅入 深，适合科研人员和教师， 同时也是大学生和研究生的 重要参考与学习资源。通过 阅读本书，读者能够系统地 掌握生物节律领域的核心知 识，深化对其在生理与病理 中的重要性理解，为该领域 的进一步研究与应用奠定坚 实基础。

徐璎，细胞生物学学会生物节律分会会长（2015-2023）。苏州大学特聘教授、剑桥-苏大基因组资源中心主任、 曾任日本YS新技术研究所任主任研究员、美国加州大学旧金山分校博士后、南京大学特聘教授。她是国家杰出青年基金获得、科技部重大科学研究计划首席科学家。她的主要工作是围绕生物节律的形成机制，以及生物节律与疾病的关系，相关工作成果发表在 Nature、Cell、Science、PNAS、EMBO J、Cell Report等杂志上。

第1章 时间生物学的研究范畴与发展历程 1.1 生物节律现象的早期文献记录与研究历史 1.2 时间生物学的近现代发展历程 1.3 时间生物学的研究范畴 1.4 我国时间生物学的发展历程 1.5 三周期“理论” 参考文献 第2章 生物节律的概念 2.1 环境信号的周期变化 2.1.1 昼夜24小时周期 2.1.2 年、季节、潮汐、月及其他周期 2.1.3 生物对体内外环境信号周期性变化的感知与响应 2.1.4 环境压力与进化动力 2.2 生物节律的分类 2.2.1 昼夜节律与近日节律 2.2.2 超日节律与亚日节律 2.3 生物节律的数学分析 2.3.1 节律表型数据化和曲线拟合 2.3.2 节律参数的统计分析 2.4 不同水平的生物节律 2.4.1 动物群体与植物生态水平节律现象 2.4.2 动物行为与植物形态水平节律现象 2.4.3 组织器官水平节律现象 2.4.4 细胞水平节律现象 2.4.5 分子和代谢水平节律现象 2.4.6 不同水平和物种间节律的协同 参考文献 第3章 近日节律的特点 3.1 近日节律的导引 3.1.1 时间生物学研究中的导引方法 3.1.2 相位响应曲线的概念及实验 3.1.3 利用PRC预测生物钟的相位 3.1.4 T循环和骨架光导引(skeleton photoentrainment) 3.1.5 光导引的假说 3.1.6 生物钟的导引促进生物适应性 3.2 近日节律的温度补偿 3.2.1 温度补偿的概述 3.2.2 温度补偿对生物适应性的意义 3.2.3 温度过度补偿 3.2.4 恒温动物的温度补偿现象 3.2.5 温度补偿的机制假说 3.2.6 其他的补偿现象 3.3 近日节律的非转录振荡机制 3.3.1 蓝藻近日节律的分子机制 3.3.2 蓝藻近日节律的非转录振荡机制 3.3.3 非转录近日节律振荡的导引 3.3.4 非转录近日节律振荡的温度补偿 参考文献 第4章 光输入与节律调控 4.1 节律调控光感受器 4.1.1 哺乳动物光导引的感光器官 4.1.2 视网膜的光信号转导与视网膜内环路 4.1.3 视网膜和各类感光细胞在光导引中的作用 4.2 光导引的神经环路机制 4.2.1 ipRGC的组织结构 4.2.2 SCN的组织结构 4.2.3 Brn3b阴性的M1亚型ipRGC投射到SCN中的VIP、AVP、GRP神经元 4.2.4 谷氨酸在光导引中的充分必要性 4.2.5 PACAP在光导引中的充分必要性 4.3 光导引的分子机制 4.3.1 光直接调控的节律分子 4.3.2 谷氨酸与PACAP导引通路 4.4 光导引的应用 4.4.1 倒时差 4.4.2 适应季节变化 参考文献 第5章 果蝇中光调控昼夜节律的机制 5.1 果蝇脑中的中枢近日时钟神经元 5.2 果蝇时钟神经元内源隐花色素对节律调控的分子机制 5.3 果蝇外周光感受器及其调控近日节律的神经回路机制 5.4 果蝇时钟神经元对光信息的整合 参考文献 第6章 非光导引 6.1 温度导引 6.1.1 变温动物的导引 6.1.2 恒温动物的导引 6.1.3 总结与讨论 6.2 食物导引与限制性进食 6.2.1 食物导引 6.2.2 限制性进食与生理稳态 6.2.3 总结与讨论 6.3 甲基苯丙胺导引 参考文献 第7章 哺乳动物近日节律振荡器 7.1 SCN是哺乳动物近日节律起搏器 7.2 哺乳动物近日节律振荡器的发育 7.2.1 SCN结构发生 7.2.2 SCN神经发生 7.2.3 SCN的发育成熟 7.2.4 SCN中胶质细胞的发生 7.3 哺乳动物近日节律振荡器的解剖结构 7.3.1 SCN的结构特点 7.3.2 SCN的分区 7.3.3 SCN的神经连接 7.3.4 SCN的异质性 7.4 哺乳动物近日节律振荡器的神经化学特性 7.5 哺乳动物近日节律振荡器的电生理特性 7.6 哺乳动物近日节律振荡器的细胞基础 7.6.1 SCN神经元的时空组织模式 7.6.2 SCN中胶质细胞对近日节律的影响 7.7 哺乳动物近日节律振荡器的分子基础 7.7.1 转录翻译反馈环 7.7.2 SCN分子振荡器的发育 7.8 哺乳动物近日节律振荡器的输入和输出 7.8.1 SCN的神经输入 7.8.2 SCN神经输入的发育 7.8.3 SCN的内分泌输入信号 7.8.4 SCN的输出 7.9 哺乳动物近日节律振荡器的衰老 7.10 哺乳动物近日节律振荡器的研究手段 7.10.1 基因改造动物模型 7.10.2 脑立体定位技术 7.10.3 SCN切片体外培养 7.10.4 SCN单细胞测序分析 参考文献 第8章 分子振荡 8.1 正性调控 8.2 负性调控 8.3 激酶与磷酸酶 8.4 新兴的转录后调控 8.5 展望 参考文献 第9章 节律系统生物学 9.1 早期的基因芯片技术在近日时钟研究中的应用 9.1.1 基因芯片技术的一般性应用 9.1.2 基因芯片技术在近日时钟研究中的应用 9.2 高通量测序技术的应用 9.2.1 RNA-seq与近日时钟研究 9.2.2 ChIP-seq与近日