與先天性免疫系統不同,適應性免疫系統會立即做出反應,而且適應性免疫系統會針對每種傳染病原體建立長期免疫反應。日內瓦炎癥研究中心(GCIR)等研究人員表示,由于細胞記憶機制,這種反應會持續很長一段時間,例如是針對病毒的疫苗接種期間的工作機制。
為了進一步了解晝夜節律對免疫激活的作用,研究人員考察了樹突狀細胞從皮膚向淋巴系統的遷移,淋巴系統是適應性免疫反應的支柱之一。樹突狀細胞位于包括皮膚在內的許多外周器官中,通過淋巴管遷移到淋巴結,在那里呈現抗原,以觸發對進入的病原體的免疫反應。
科學家首先觀察了野生小鼠一天四次的樹突狀細胞遷移能力,然后觀察了沒有功能性內部時鐘的小鼠。研究人員解釋,為了使細胞遷移正確進行,不僅樹突狀細胞,淋巴管細胞也必須對晝夜節律做出反應。因此,晝夜節律鐘必須在機制的兩方面都發揮作用:在細胞內和在其環境中。如果不這樣,活動高峰就不再出現,免疫系統就會持續緩慢地工作。
隨后,研究人員在一天中的不同時間,對取自患者的人類皮膚細胞重復了他們的實驗。研究中確定了許多分子,特別是趨化因子,它們參與了遷移過程,其表達受到晝夜節律鐘的調節。
在人類和小鼠細胞中發現了相同的分子,它們的節律與這兩個物種的生活習慣相反,嚙齒動物是夜間活動,人類是晝夜活動。這證實了這種節律是由自然活動根據白天和黑夜的交替而支配的。
研究的其他數據還表明,如果在一天中的不同時間刺激免疫系統,也會出現同樣的振蕩,在早晨出現高峰。研究人員提出一個問題,是否會在晚上和夜間更容易受到病原體的影響?目前還無法說清楚。
晝夜節律的功能是作為一個節能系統,根據最迫切的需要,對能源資源進行最佳利用。它對免疫系統的重要性才剛剛被揭示出來,對預防性疫苗接種和抗腫瘤療法的實施,或自身免疫性疾病的管理都可能具有重大意義。
未來的研究將更詳細地探索免疫反應的第一階段,即病原體或疫苗進入身體的階段。
題為Circadian clocks guide dendritic cells into skin lymphatics的相關研究論文發表在《自然-免疫學》(Nature Immunology)上。
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論文原文:
https://www.nature.com/articles/s41590-021-01040-x