在睡眠不规律的人中,包括夜班工作的人,肠道炎症和其他涉及免疫系统的疾病更为常见。现在,对小鼠的新研究发现了一个以前未知的机制,可以帮助解释这种联系。
一、睡眠不足引起免疫细胞异常
新的研究发现了一种人体时钟机制,可以解释睡眠模式与肠道健康之间的联系。
该机制涉及第3组先天淋巴样细胞(ILC3)。这些免疫细胞在控制新陈代谢、炎症和其他生物学过程中具有重要作用。
在《自然》杂志上,科学家解释了他们如何使用小鼠来更好地理解ILC3在肠道中的作用。
资深研究作者HenriqueVeiga-Fernandes博士说:“这些细胞可实现肠道的重要功能-它们抵抗感染,控制肠道上皮的完整性并指导脂质吸收。”
Veiga-Fernandes在葡萄牙里斯本的Champalimaud研究中心工作。他领导一个小组,研究神经系统和免疫系统之间在细胞水平上的通讯。
二、睡眠模式、健康状况和时钟基因
Veiga-Fernandes解释说:“睡眠不足或睡眠习惯改变可能对健康产生重大影响,导致一系列疾病通常具有免疫成分,例如肠炎性疾病。”
例如,长时间上夜班的人患肠道溃疡、某些癌症、糖尿病等代谢性疾病、肥胖症和胃肠道疾病等疾病的风险较高。
Veiga-Fernandes继续说:“要了解为什么会发生这种情况,我们首先要问肠道中的免疫细胞是否受到昼夜节律的影响。”
他和他的同事发现,ILC3对其时钟基因(控制节律性细胞过程的基因)的变化特别敏感。
他们还发现了一条电路,该电路将大脑中的昼夜节律或24小时时钟与肠道中的ILC3连接起来。
他们发现检测环境光变化的电路中断会改变ILC3时钟基因,这些遗传改变会削弱免疫细胞调节肠道健康的能力。
研究小组通过破坏小鼠大脑的24小时时钟来证明这种效果。
作者写道:“手术或遗传诱导的大脑节律失调导致昼夜节律性ILC3振荡中断、微生物组失调和脂质代谢改变。”
三、破坏大脑的时钟会减少肠道ILC3
体内几乎所有细胞都具有时钟基因,可以帮助它们遵循24小时周期。
时钟基因告诉细胞机制,时间是什么,以便人体的生物学可以为周期敏感的活动做准备,例如进食或睡觉。
虽然每个细胞的时钟基因可以独立保持时间,但它们依靠大脑中的主时钟来保持时间同步。
此外,由于大脑的时钟电路对外部光线敏感,因此与身体其他部位的时钟基因的连接有助于使人体功能与昼夜周期保持同步。
研究小组发现破坏ILC3的时钟基因会大大减少它们在肠道中的存在。
Veiga-Fernandes指出:“这导致了严重的炎症反应,破坏了肠屏障,并增加了脂肪堆积。”
四、中断的时钟控制信号
进一步的调查揭示了肠道中ILC3急剧下降的原因。看来,对大脑昼夜节律电路的破坏会阻止重要信号到达ILC3时钟基因。
信号的丢失会影响一种蛋白质,该蛋白质会告诉瞬态ILC3细胞要迁移到的位置。这种蛋白质就像卫星导航中的目的地位置一样工作,并且如果没有来自大脑昼夜节律电路的信号,它就无法设置位置代码。
Veiga-Fernandes说,他和他的团队对这些结果感到非常兴奋,因为它们有助于解释为什么夜间活跃的人更可能肠道健康状况较差,并患有炎症性疾病。
五、睡眠习惯很重要
他认为身体已经进化,因此在白天,当进食盛行时,大脑中的生物钟告诉ILC3离开肠道。这会降低肠道中的ILC3活性,从而促进脂质代谢。
但是,ILC3活性的降低也使肠道容易受到损害。因此,在晚上不进食的情况下,大脑的时钟告诉ILC3重新回到肠道,执行防御和修复任务。
“[所有人]都与这个特定的神经免疫轴受到大脑时钟的调节有关,以至于我们习惯的任何变化都会立即对这些重要的古老免疫细胞产生影响。”
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