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Nature Immunology:人体免疫系统(tong)是一个”早起“的人

【字体: 时间:2021年10月20日 来源:Nature Immunology

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  昼夜节律钟是最基本(ben)的(de)(de)(de)生物(wu)(wu)机制(zhi)之(zhi)一,它以24小(xiao)时(shi)为(wei)周(zhou)期调(diao)节生物(wu)(wu)的(de)(de)(de)大部分(fen)生理过程。瑞士日(ri)内瓦大学(xue)的(de)(de)(de)科学(xue)家(jia)通过破(po)译免(mian)疫反(fan)应的(de)(de)(de)细(xi)胞(bao)迁移机制(zhi),表明免(mian)疫系统的(de)(de)(de)激活是根据一天中(zhong)的(de)(de)(de)时(shi)间进行调(diao)节的(de)(de)(de)。事(shi)实上(shang),从皮肤到(dao)淋巴结的(de)(de)(de)免(mian)疫细(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)迁移周(zhou)期是24小(xiao)时(shi)。免(mian)疫功(gong)能在(zai)休息阶段最高,就在(zai)活动恢(hui)复(fu)之(zhi)前——小(xiao)鼠是夜行动物(wu)(wu),在(zai)下午(wu),而人类(lei)是清晨。

  
   

The human immune system is an early riser    

树突(tu)状细胞从皮肤向淋(lin)(lin)巴管(guan)的迁移取(qu)决于一天中的时间。小鼠树突(tu)状细胞(绿(lv)色)迁移到(dao)淋(lin)(lin)巴管(guan)(红色)。血管(guan)是蓝色的。来源:UNIGE - Christoph Scheiermann

昼夜节(jie)(jie)律(lv)钟(zhong)是(shi)(shi)最(zui)基(ji)本的(de)(de)生物(wu)机(ji)制之一(yi),它以24小时(shi)为周(zhou)期调(diao)节(jie)(jie)生物(wu)的(de)(de)大部分生理(li)过(guo)程。瑞士日内瓦大学(xue)(xue)(UNIGE)和德国(guo)路(lu)德维希-马克西米利(li)安(an)大学(xue)(xue)(LMU)的(de)(de)科学(xue)(xue)家通过(guo)破译免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)反(fan)应的(de)(de)细胞迁移机(ji)制,表明免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)系(xi)统的(de)(de)激(ji)活是(shi)(shi)根据一(yi)天中的(de)(de)时(shi)间进行调(diao)节(jie)(jie)的(de)(de)。事实上,从皮(pi)肤到(dao)淋(lin)巴结的(de)(de)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)细胞的(de)(de)迁移周(zhou)期是(shi)(shi)24小时(shi)。免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)功能(neng)在休息阶段最(zui)高,就在活动恢(hui)复之前——老鼠是(shi)(shi)夜行动物(wu),在下午,而人类(lei)是(shi)(shi)清晨。这些(xie)研究结果发表在《自然免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)学(xue)(xue)》(Nature Immunology)杂志上。

研(yan)究建议,在(zai)接(jie)种(zhong)癌症疫(yi)(yi)苗(miao)或免(mian)(mian)疫(yi)(yi)疗法时(shi),应(ying)(ying)该考虑(lv)时(shi)间因(yin)素,以(yi)(yi)提(ti)高(gao)它们的(de)有效性(xing)(xing)。不同于(yu)先天免(mian)(mian)疫(yi)(yi)系(xi)统(tong)(tong),先天免(mian)(mian)疫(yi)(yi)系(xi)统(tong)(tong)会立即做出反(fan)应(ying)(ying),但不是以(yi)(yi)靶向的(de)方式,适(shi)应(ying)(ying)性(xing)(xing)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)系(xi)统(tong)(tong)会对(dui)每个感染源建立一个长期(qi)的(de)特异性(xing)(xing)反(fan)应(ying)(ying)。适(shi)应(ying)(ying)性(xing)(xing)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)系(xi)统(tong)(tong)需(xu)要数(shu)周的(de)时(shi)间才能对(dui)特定(ding)的(de)病原体形成反(fan)应(ying)(ying)。由于(yu)细胞记(ji)忆机制,这(zhei)种(zhong)反(fan)应(ying)(ying)会持续很长一段时(shi)间。”日内瓦(wa)炎(yan)症研(yan)究中心(GCIR)的(de)教授Christoph Scheiermann说,他领导了这(zhei)项(xiang)研(yan)究。“例如,这(zhei)是在(zai)接(jie)种(zhong)病毒(du)疫(yi)(yi)苗(miao)期(qi)间发(fa)挥作(zuo)用的(de)典型机制。”

为了了解(jie)昼夜(ye)节律(lv)在(zai)免(mian)(mian)疫激(ji)活中(zhong)的作用,研究人员(yuan)观察了树(shu)突(tu)(tu)状细(xi)胞(bao)从皮(pi)肤向(xiang)淋(lin)巴(ba)系(xi)统的迁(qian)移(yi),淋(lin)巴(ba)系(xi)统是适应性免(mian)(mian)疫反(fan)应的支柱之一(yi)。树(shu)突(tu)(tu)状细(xi)胞(bao)位于包括皮(pi)肤在(zai)内(nei)的许多周围器官,它们通过淋(lin)巴(ba)管迁(qian)移(yi)到淋(lin)巴(ba)结,在(zai)那里有(you)抗原,触发针对传入(ru)病原体的免(mian)(mian)疫反(fan)应。

同步时(shi)钟

科学家(jia)们首先在(zai)(zai)野生(sheng)小鼠(shu)(shu)身上观(guan)(guan)察树突细(xi)胞(bao)的(de)迁(qian)移(yi)能力,每天观(guan)(guan)察四次(ci),然(ran)后在(zai)(zai)没有正(zheng)常生(sheng)物钟的(de)小鼠(shu)(shu)身上观(guan)(guan)察。文章一作(zuo)Stephan Holtkamp解(jie)释(shi)说:“要使(shi)细(xi)胞(bao)正(zheng)确迁(qian)移(yi),不仅树突细(xi)胞(bao),而且淋(lin)巴管(guan)细(xi)胞(bao)也必(bi)须对(dui)昼夜(ye)节律(lv)做出(chu)反应。”因此,昼夜(ye)节律(lv)钟必(bi)须在(zai)(zai)机(ji)制的(de)两个(ge)方面发挥作(zuo)用:在(zai)(zai)细(xi)胞(bao)和(he)环境中。如果(guo)没有,免疫活动的(de)高峰(feng)不再出(chu)现(xian),免疫系(xi)统就会继续缓慢地工作(zuo)。

然后(hou),研究人(ren)(ren)(ren)员在一(yi)天(tian)的(de)(de)不(bu)同时间对从(cong)病人(ren)(ren)(ren)身上提取(qu)的(de)(de)人(ren)(ren)(ren)类皮肤细(xi)(xi)胞重复了(le)他们的(de)(de)实验。Christoph Scheiermann说:“我们发(fa)现(xian)了(le)许多分(fen)子(zi),特别是(shi)参与迁移过程的(de)(de)趋(qu)化因子(zi),它们的(de)(de)表达受(shou)生(sheng)(sheng)物(wu)钟调(diao)节。”在人(ren)(ren)(ren)类和小鼠(shu)的(de)(de)细(xi)(xi)胞中也发(fa)现(xian)了(le)同样的(de)(de)分(fen)子(zi),它们的(de)(de)节律与两种动(dong)物(wu)的(de)(de)生(sheng)(sheng)活(huo)习惯相反,啮齿类动(dong)物(wu)是(shi)夜间活(huo)动(dong)的(de)(de),而人(ren)(ren)(ren)类是(shi)白天(tian)活(huo)动(dong)的(de)(de)。这证实了(le)这种节奏是(shi)由昼夜交替的(de)(de)自然活(huo)动(dong)所控制(zhi)的(de)(de)。”

在合适的时(shi)间刺激(ji)免疫系统

额外的(de)数(shu)据(ju)还表明,如果免疫(yi)系统在(zai)(zai)一天的(de)不同(tong)时间受(shou)到(dao)刺激,同(tong)样(yang)的(de)振荡(dang)(dang)也会出现,高峰出现在(zai)(zai)早晨。但(dan)为(wei)什么免疫(yi)系统是由振荡(dang)(dang)节(jie)律控制的(de)呢(ni)?“昼夜(ye)节(jie)律作为(wei)一种节(jie)能系统,根(gen)据(ju)最(zui)紧迫的(de)需求(qiu),最(zui)大限度地利用(yong)能源。这是不是一种让免疫(yi)系统在(zai)(zai)接触病原体的(de)风险最(zui)大的(de)时候,通过摄入食物和/或社交互动保(bao)持警(jing)惕的(de)方(fang)法(fa)?”

同样(yang),我们是(shi)不(bu)(bu)是(shi)在晚上更容易(yi)受到病(bing)原体(ti)(ti)的(de)(de)伤(shang)害?目前还(hai)不(bu)(bu)能说(shuo)。然而,昼夜(ye)节律(lv)对免疫系统的(de)(de)重要性只是(shi)刚刚被揭示出来(lai),对于预(yu)防(fang)接种和(he)抗(kang)肿瘤治疗或(huo)自身免疫疾病(bing)的(de)(de)管理都可能是(shi)非(fei)常重要的(de)(de)。Christoph Scheiermann的(de)(de)团队现在将更进一步地探(tan)索免疫反(fan)应的(de)(de)第一阶(jie)段,即病(bing)原体(ti)(ti)或(huo)疫苗进入人体(ti)(ti)的(de)(de)时候(hou)。

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Circadian clocks guide dendritic cells into skin lymphatics

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