1 引言
以前的研究表明，松果體素（melatonin）主要由松果體細胞分泌，它在光照/黑暗（light-dark, L－D）週期下對晝夜節律的調節起著很重要的作用[1, 2]。一般而言，從色氨酸合成松果體素需要一系列的酶促反應。首先，色氨酸從血液迴圈中被攝取，經過羥化，脫羧，N-乙醯化和氧甲基化，最終形成松果體素。其具體過程如下：色氨酸在色氨酸羥化酶（Tryptophan Hydroxylase, TPH）的作用下羥化為5-羥色氨酸(5-Hydroxytryptophan)。5-羥色氨酸經過芳香氨基酸脫羧酶（Aromatic Amino Acid Decarboxylase）的作用轉化為5-羥色胺。5-羥色胺（5-HT）在N-乙醯基轉移酶（serotonin N-acetyltransferase, NAT）的作用下經過N-乙醯化形成N-乙醯基-5-羥色胺（NAS）。最後通過氧甲基化將N-乙醯基-5-羥色胺（NAS）在羥基吲哚甲基化轉移酶（hydroxyindole-O-methyltransferase，HIOMT）的作用下迅速轉化為松果體素。合成以後的松果體素並不儲存在松果體，而是隨即被動地進入血液迴圈[3]。
光照可以抑制松果體素的分泌，而黑暗則可以促進松果體素的分泌。光照在調節哺乳動物松果體素節律的過程中起著重要的作用。並且，視交叉上核（suprachiasmatic nuclei of thehypothalamus，SCN）是內源性節律產生和調節的主要結構[4]。松果體素節律的產生需要以下幾個步驟：眼睛在光照－黑暗（L-D）條件下對光線的感知；視交叉上核（SCN）中 clock基因的誘導作用；交感神經以節律形式傳來的神經衝動傳到松果體；夜晚去甲腎上腺素(NE)釋放的增多。去甲腎上腺素(NE) 和松果體的α-和β-腎上腺素能受體結合，β-受體的興奮活化腺苷酸環化酶導致細胞內的cAMP 迅速增加[5, 6]。cAMP 作為第二信使，可以調節松果體中N-乙醯基轉移酶（serotonin N-acetyltransferase, NAT）的活性，最終通過兩種方式導致松果體素的合成增加。第一種是通過cAMP 依賴的機制啟用N-乙醯基轉移酶（NAT）的活性，其中包括mRNA 和蛋白水平的增加；第二種主要是因為cAMP 可以在一定程度上抑制N-乙醯基轉移酶（NAT）的失活[7]。N-乙醯基轉移酶（NAT）活性的這種節律被認為是松果體素產生節律的主要原因。
有文獻報道，體外培養的雞的松果體細胞分泌的松果體素在持續黑暗的環境下仍然具有節律，並且這種節律在體外維持了幾天[8, 9]。雞的松果體素的這種節律產生系統和其他的哺乳動物的並不一樣。雞松果體素合成的節律由兩個oscillators 調節，一個是松果體本身[10,11]，另一個在視交叉上核（SCN）[12]。儘管體記憶體在兩個clocks，松果體中的clock 足以使體外的N-乙醯基轉移酶（NAT）活性產生節律。
不管在光照/黑暗（L－D）週期下，還是在黑暗/黑暗（D－D）環境下，體外培養的蜥蜴的松果體細胞都可以節律性的產生松果體素。並且，據報道，體外培養的蜥蜴的松果體細胞產生的松果體素表現出節律性波動，結果暗示了體外培養的蜥蜴的松果體細胞起著circadian oscillator 的作用[13, 14]。近年來的實驗結果表明，火雞的松果體和視網膜松果體素的產生也表現出晝夜節律[15, 16]。他們報道說，在持續黑暗的環境下，火雞的松果體和視網膜中N-乙醯基轉移酶（NAT）的活性和松果體素的水平均具有晝夜節律。然而，他們的實驗結果表明，火雞的松果體和視網膜中羥基吲哚甲基化轉移酶（HIOMT）的活性不沒有表現出24 小時節律性波動。
本論文采用在持續黑暗的環境下體外培養大鼠的松果體細胞，利用放射免疫分析（RIA）的方法檢測大鼠松果體細胞分泌的松果體素水平。目的是為了驗證體外培養的大鼠松果體細胞是否具有 circadian clock 可以調節松果體素的節律性產生。Complex cosine function（CCF）統計分析結果表明，新生大鼠的松果體細胞產生松果體素的'內源性節律在持續黑暗的環境下可以維持大約9 天。上述結果暗示，它可以作為一個有用的體外模型來分析節律系統的生理基礎。