Under normal circadian function, metabolic control is temporally coordinated across tissues and behaviors with a 24-h period. However, circadian disruption results in negative consequences for metabolic homeostasis including energy or redox imbalances. Yet, circadian disruption has become increasingly prevalent within today's society due to many factors including sleep loss. Metabolic consequences of both have been revealed by metabolomics analyses of circadian biology and sleep. Specifically, two primary analytical platforms, mass spectrometry and nuclear magnetic resonance spectroscopy, have been used to study molecular clock and sleep influences on overall metabolic rhythmicity. For example, human studies have demonstrated the prevalence of metabolic rhythms in human biology, as well as pan-metabolome consequences of sleep disruption. However, human studies are limited to peripheral metabolic readouts primarily through minimally invasive procedures. For further tissue- and organism-specific investigations, a number of model systems have been studied, based upon the conserved nature of both the molecular clock and sleep across species. Here we summarize human studies as well as key findings from metabolomics studies using mice, Drosophila, and zebrafish. While informative, a limitation in existing literature is a lack of interpretation regarding dynamic synthesis or catabolism within metabolite pools. To this extent, future work incorporating isotope tracers, specific metabolite reporters, and single-cell metabolomics may provide a means of exploring dynamic activity in pathways of interest.

中文翻译：

---

跨物种的昼夜和睡眠代谢组学。

在正常的昼夜节律功能下，代谢控制在 24 小时内跨组织和行为进行时间协调。然而，昼夜节律紊乱会对代谢稳态产生负面影响，包括能量或氧化还原失衡。然而，由于包括睡眠不足在内的许多因素，昼夜节律紊乱在当今社会中变得越来越普遍。昼夜节律生物学和睡眠的代谢组学分析揭示了两者的代谢后果。具体来说，两个主要的分析平台，质谱和核磁共振光谱，已被用于研究分子时钟和睡眠对整体代谢节律性的影响。例如，人类研究已经证明了人类生物学中代谢节律的普遍存在，以及睡眠中断的泛代谢组后果。然而，人体研究仅限于主要通过微创手术进行的外周代谢读数。对于进一步的组织和生物体特异性研究，基于分子时钟和跨物种睡眠的保守性质，已经研究了许多模型系统。在这里，我们总结了人类研究以及使用小鼠、果蝇和斑马鱼进行的代谢组学研究的主要发现。虽然内容丰富，但现有文献中的一个限制是缺乏对代谢物池内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。人体研究仅限于主要通过微创程序进行的外周代谢读数。对于进一步的组织和生物体特异性研究，基于分子时钟和跨物种睡眠的保守性质，已经研究了许多模型系统。在这里，我们总结了人类研究以及使用小鼠、果蝇和斑马鱼进行的代谢组学研究的主要发现。虽然内容丰富，但现有文献中的一个限制是缺乏对代谢物池内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。人体研究仅限于主要通过微创程序进行的外周代谢读数。对于进一步的组织和生物体特异性研究，基于分子时钟和跨物种睡眠的保守性质，已经研究了许多模型系统。在这里，我们总结了人类研究以及使用小鼠、果蝇和斑马鱼进行的代谢组学研究的主要发现。虽然内容丰富，但现有文献中的一个限制是缺乏对代谢物池内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。基于分子时钟和跨物种睡眠的保守性质，已经研究了许多模型系统。在这里，我们总结了人类研究以及使用小鼠、果蝇和斑马鱼进行的代谢组学研究的主要发现。虽然内容丰富，但现有文献中的一个限制是缺乏对代谢物池内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。基于分子时钟和跨物种睡眠的保守性质，已经研究了许多模型系统。在这里，我们总结了人类研究以及使用小鼠、果蝇和斑马鱼进行的代谢组学研究的主要发现。虽然内容丰富，但现有文献中的一个限制是缺乏对代谢物池内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。现有文献的一个限制是缺乏对代谢物库内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。现有文献的一个限制是缺乏对代谢物库内动态合成或分解代谢的解释。在这方面，未来的工作结合同位素示踪剂、特定代谢物报告分子和单细胞代谢组学可能会提供一种探索感兴趣途径中动态活动的方法。