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科学家找到肠道免疫系统的守门员

当人们每天都在进行例行检查时,他们的消化道也遵循这样的例行程序:在醒着的时间里消化食物并吸收营养,在睡眠时补充陈旧的细胞。轮班工作和时差可能会破坏睡眠计划和消化节律。此类破坏与肠道感染,肥胖,炎性肠病和结肠直肠癌等风险增加有关。

现在,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现了一种免疫细胞,可以帮助保持肠道时间。这种细胞称为3型先天淋巴样细胞(ILC3),负责保持肠道正常,健康地运转。研究人员发现,所谓的时钟基因在此类细胞中具有很高的活性,并且细胞中免疫分子的产生与时钟基因的活性密切相关。当研究人员从小鼠身上消除了一个关键的时钟基因时,这些动物无法产生ILC3细胞的一部分,并努力控制肠道中的细菌感染。

该发现于10月4日发表在《科学免疫学》上,有助于解释为什么昼夜节律紊乱与胃肠道疾病有关。此外,他们认为靶向时钟基因可能会影响免疫细胞,并有助于抵消与肠道疾病相关的不规律睡眠计划的负面影响。

“越来越明显的是,现代生活中常见的昼夜节律紊乱-轮班工作,时差,慢性睡眠剥夺-对人们的健康有有害影响,但我们仍然不清楚到底是什么原因导致睡眠紊乱问题”,医学博士,医学博士,医学博士罗伯特·洛克·贝里维乌(Robert Rock Belliveau)博士,医学资深教授“我们在这里发现的是,昼夜节律直接影响肠道中免疫细胞的功能,这可能有助于解释我们看到的一些健康问题,例如炎症性肠病和代谢综合征。”

ILC3细胞通过加强通常生活在肠道内部的数万亿细菌与组成肠道本身的细胞之间的屏障来维持肠道平衡。它们还产生免疫分子,帮助肠道的免疫系统避免对无害的微生物和食物颗粒过度反应,同时保持其抵抗致病微生物的能力。

Colonna及其同事对ILC3细胞进行了多年研究,但直到第一作者王倩丽和第二作者医学博士Michelle Robinette都当时在Colonna实验室工作时,他们才注意到时钟基因在ILC3细胞中被高度激活。他们开始怀疑细胞是否可以将昼夜节律与肠道的免疫系统联系起来。

Wang说:“如果将ILC3细胞调整为昼夜节律,它们就可以预测营养何时到达肠道,这也正是危险细菌可能被意外摄入并到达肠道的时候。”为了获得最佳功能,需要为这些日常节奏做好准备,这些细胞在这一过程中起着举足轻重的作用。

通过研究以六小时为间隔的小鼠肠道中的ILC3细胞,研究人员发现时钟基因的活性在一天的过程中以可预测的方式变化,并且免疫分子的基因活性随时钟基因追踪。当他们将一些小鼠的日程安排与轮班工作人员的经历相似时(每两天的明暗周期变化8小时),ILC3细胞不再正常工作。当刺激它们对感染作出反应时,它们产生的免疫分子水平较低。此外,当对小鼠进行基因改造以使其缺乏时钟蛋白REV-ERBα时,这些动物便无法发育正常量的ILC3细胞。

Wang说:“我认为ILC3处于昼夜节律调节之下,某些关键的昼夜节律基因对于ILC3细胞的发育和功能至关重要。”

Wang和Colonna怀疑缺乏ILC3细胞或ILC3行为改变可能会影响人体抵抗肠道感染的能力。研究人员使用缺乏时钟蛋白的小鼠以及健康小鼠进行比较,研究了艰难梭菌细菌感染的影响,这种细菌会导致人严重腹泻。没有时钟蛋白的小鼠无法进行有效的防御:它们的ILC3细胞产生的破坏性免疫分子更多,保护性免疫分子更少,细菌在体内的传播范围更广。

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