科学家们在皮肤干细胞中研究了昼夜节律的作用，发现生物钟在日常代谢循环和细胞分裂中起到了关键的调控作用。生物钟可以保护正在分裂的干细胞，避免代谢生成的氧自由基对它们造成损伤。而打破生物钟的同步性会加速皮肤衰老和癌症发展。

表皮是皮肤最外层的保护屏障，由寿命很长的干细胞进行维持和修复。科学家对表皮进行了深入研究，首次向人们展示了机体昼夜节律为干细胞提供的支持和保护。

众所周知，生物钟对睡眠、进食行为和机体代谢有着重要的影响。但科学家们并不清楚生物钟是否能够调控干细胞的功能。为此，使用灵敏的非侵入性技术，在活体小鼠中对代谢和生物钟之间的关系进行了单细胞水平的研究。

研究人员通过双光子激发和荧光寿命成像显微镜，检测了单细胞在天然微环境中的代谢状态。生物钟调节着干细胞的一种中间代谢——氧化磷酸化。这种代谢生成的氧自由基会损害DNA和其他细胞成分。实际上有一种理论认为，这种氧自由基造成的损伤在干细胞中累积，就是引起衰老的原因。

研究显示，干细胞的生物钟能改变细胞分裂的时间，让对DNA损伤最敏感的阶段避开氧化磷酸化活性最高的时期。在干细胞的增殖过程中，生物钟将氧化磷酸化、糖酵解和DNA合成活性协调起来，形成了一个至关重要的保护机制。

在此之前，已经有动物研究将衰老与昼夜节律联系起来。可能是干细胞代谢与增殖循环不同步加速了衰老。这项小鼠研究对于现代社会很有意义，如今生物钟被破坏已经成了很普遍的现象。值得注意的是，这种破坏很可能使干细胞功能出现异常进而加速衰老。