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◎ 科技日报实习记者 张佳欣

通过破译免疫反应背后的细胞迁移机制,瑞士日内瓦大学(UNIGE)和德国慕尼黑大学(LMU)的科学家们已经证明,免疫系统的激活取决于时间并受到生物钟影响。对人体来说,在休息时,即清晨将要进行一天活动之前,免疫功能最强。 研究结果发表在18日的《自然·免疫学》杂志。研究建议,在接种癌症疫苗或进行免疫疗法时,为提高有效性,应考虑时间因素。

免疫系统有两个分支,即先天免疫系统和适应性免疫系统。先天免疫系统会对常见病原体立即作出反应。而适应性免疫系统则需要持续几周时间,才能形成针对身体已经接触过的特定病原体建立起长期的精准反应。这也是在接种疫苗期间,免疫系统发挥作用的典型机制。

淋巴系统是适应性免疫反应的支柱之一。树突状细胞位于许多外周免疫器官,包括皮肤,它们通过淋巴管迁移到淋巴结并呈递抗原,以触发对病原体的免疫反应。为了解昼夜节律在免疫激活中的作用,研究人员观察了树突状细胞从皮肤迁移到淋巴系统的情况。

树突状细胞从皮肤迁移到淋巴管取决于一天中的时间。小鼠树突状细胞(绿色)迁移到淋巴管(红色)。蓝色为血管。图片来源:瑞士日内瓦大学(UNIGE)病理和免疫学系与日内瓦炎症研究中心 (GCIR)教授克里斯托夫·谢尔曼

科学家首先观察了一天当中野生小鼠4次树突状细胞的迁移,又观察了没有正常生物钟的小鼠。为了让细胞正确迁移,树突状细胞和淋巴管细胞都必须对昼夜节律做出反应。如果没有生物钟发挥作用,免疫系统的活动高峰不再出现,将继续“慢悠悠”地工作。

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随后,研究人员在一天中的不同时间对人类皮肤细胞重复进行了实验。领导这项研究的UNIGE病理和免疫学系与日内瓦炎症研究中心教授克里斯托夫·谢尔曼表示,我们确定了许多分子,特别是趋化因子,它们参与了迁移过程,其表达受生物钟调节。在人类和老鼠细胞中发现了表达受生物钟调节并参与迁移过程的相同因子,尤其是趋化因子,因子活动均根据不同物种的生活习惯有所不同。这证实了免疫系统是根据昼夜交替的自然活动控制活动节奏。

数据表明,免疫系统一天中的活动高峰在早上。谢尔曼说:“昼夜节律是一种节约能源的系统,可根据最迫切的需求充分利用能源。当暴露于病原体的风险最大时,这是否会是免疫系统保持警惕的一种方式?同样,我们会不会在傍晚和晚上更容易受到病原体的侵袭?目前还不明确。然而,昼夜节律对免疫系统的重要性才刚刚被揭示,这对于预防性疫苗接种和抗癌治疗或自身免疫性疾病的管理都可能是重要的。”

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地球生命普遍拥有一套内置的时钟,以24小时为周期调节生理活动,以适应我们这颗行星的自转和昼夜变化。以昼夜节律为例,其在一天之中的不同时段对我们的生理功能产生非常精准的影响,帮助人类为日常各种机能做好准备。科学家们对于昼夜节律的运作机制着迷已久,甚至也考虑过这一机制与疾病的关系,但还是首次详细揭示其对免疫系统的巨大影响。或许在未来,“体内时钟”的研究,将深入到疾病的发病机理与个体治疗当中。

来源:科技日报

编辑:张爽

审核:朱丽

终审:何屹

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