哺乳动物生物钟呈层级结构,位于视交叉上核的核心生物钟受光信号校对,将外围生物钟协调在一起,外围生物钟存在于几乎所有的细胞。外围生物钟还受限时饲喂的校对,特别是肝脏生物钟,其相位由进食时间支配。普遍认为,生物钟协调各种生理及细胞过程,破坏生物钟加速衰老及增加疾病风险。我们推测,不同器官的生物钟甚至同一组织不同细胞过程受限时饲喂的校对不同,进食时间改变时便不再协调,从而影响机体健康。本研究以C57BL/6J小鼠为研究对象,关注限时饲喂后皮肤毛发静止期的生物钟、转录组、细胞增殖节律以及对紫外线的敏感度。5个饲喂组饲喂时间分别为ZT0-24(对照组,不限制,主要在夜间采食)、ZT3-11、ZT5-9、ZT0-4及ZT12-16,ZT0/24和ZT12分别为光照开始和结束的时间。通过定量PCR检测肝脏Per2及皮肤Per2、Dbp等基因的表达,肝脏Per2表达节律相位(峰值时间)完全由进食开始时间决定。不同的是,皮肤Per2表达节律相位在ZT5-9组提早4-8小时,ZT3-11与ZT12-16组变化不明显,而ZT0-4组却出乎预料地延后了 4～8小时。皮肤中Dbp受校对趋势与Per2一致。另外,白天饲喂小鼠皮肤Per2及Dbp表达节律的振幅显著低于夜间饲喂鼠。这意味着,皮肤生物钟受限时饲喂校对的同时,还受其他力量相当的系统信号的校对。选取ZT12-16、ZT0-4及ZT5-9三组皮肤RNA进行链特异的总RNA测序,采用UCSC已知经典(KnownCanonical)基因集。从外显子看,22583个基因具表达,其中32.41%、5.65%、0.65%在至少一组、两组、三组中具昼夜节律。这组数据对内含子为20623、31.12%、5.11%、0.57%对反义链为22643、26.75%、3.15%、0.14%。这说明,只有少数基因的节律由皮肤生物钟支配。各组节律转录物注释到相近的基因本体生物过程,都显著富集于细胞周期或能量代谢相关项目,意味着这些细胞过程的节律并未丧失。这些过程本身或其调节可能是一些基因节律的来源。相对饲喂开始时间重新组合测序样本,取前三个时间点做方差分析。进食后,在外显子、内含子、反义链区域上调的基因依次为1028、913、254个,下调的基因依次为998、977、408个。上调的基因富集在脂肪酸和蛋白合成,下调的基因富集在脂肪酸氧化及细胞氧化应激。这说明,进食后,皮肤氧化代谢降低,转为还原相,皮肤氧化代谢昼夜节律的校对由限时饲喂支配。通过BrdU标记检测DNA复制,发现各组皮肤表皮基层细胞S期都主要出现在半夜,其节律没有受到明显的校对。因此在异常时间饲喂时,细胞增殖节律不再与氧化代谢节律相协调,这就可能发生冲突而降低皮肤机能。在ZT9和ZT21两个时间点,对ZT12-16或者ZT5-9限时饲喂后的两组小鼠的皮肤进行500J/m2剂量的紫外照射,通过ELISA检测光产物CPD和6-4PP。结果显示,ZT9时ZT5-9组皮肤DNA所受损伤显著高于ZT12-16组。ZT12-16组在ZT21受损伤显著高于ZT9,而ZT5-9组两个时间点的差异不再显著。这些结果说明,在异常的时间饲喂会降低皮肤的机能,皮肤更易为外界压力损伤,也可能会积累更多内部压力的损伤。综上所述,皮肤生物钟受进食主导的系统信号和其它系统信号的共同调控,这两种信号与皮肤生物钟一起调控基因的表达与细胞过程的昼夜节律,各个调控对不同的基因或细胞过程的力度不等。在不同的时间饲喂,这些调控的合力方式不同,基因及细胞过程的节律就表现出巨大的差异。在异常时间饲喂时,不同的细胞过程不再协调而发生冲突,从而降低皮肤机能。本研究增进了人们对生物钟、转录组和细胞过程昼夜节律体内调控的认识。