曼彻斯特大学和牛津大学在PNAS杂志上发表的一项研究发现,删除时钟基因BMAL1可使体内吞噬细菌的防御细胞更有效。
这是首次发现时钟基因会影响对细菌性肺炎的抵抗力,这种致命性疾病每年导致英国所有死亡的5%。
大多数生物都有一个内置的人体钟,可以调节他们何时入睡和何时醒来。一组复杂的基因会打开和关闭,使人体时钟运行大约24小时,而首字母缩写词BMAL1已知的基因是该时钟的主要调节器之一,控制着许多其他人体时钟基因和途径。
该内部的生物钟与环境对准被淘汰就是为什么我们得到的时差,但最近,科学家们还发现,人体生物钟会影响免疫力了。
牛津大学教授戴维·雷(DavidRay)说:“我们以前发现,与白天感染相比,小鼠白天感染时在抵抗引起肺炎的肺炎球菌细菌方面更差。”“但是我们不知道这是怎么发生的。”
为了弄清楚人体钟如何影响人体抵抗感染的细胞,曼彻斯特大学的研究人员GarethKitchen对老鼠进行了基因工程改造,使其没有BMAL1钟基因。
曼彻斯特大学(UniversityofManchester)名誉研究员雷教授说:“我们惊讶地发现这些没有免疫细胞时钟的小鼠对细菌性肺炎有更强的抵抗力。”雷教授也是曼彻斯特大学的名誉研究员。到目前为止,无论是在轮班工人中进行的研究还是在小鼠中的实验,我们都已经了解了生物钟,他说破坏生物钟会使人和动物患病的可能性增加,而不是减少。
为了弄清是什么使这些小鼠产生了肺炎抗药性,研究小组着眼于关键的免疫细胞,即巨噬细胞。巨噬细胞是血液和组织中的特殊细胞,可检测,吞噬并最终破坏进入人体的细菌和其他有害生物。
研究人员发现,删除巨噬细胞中的BMAL1基因会使它们超负荷运转,使它们更具移动性,并且能够更好地吞噬和破坏皮氏培养皿和小鼠体内的细菌。一系列连锁反应的时钟基因缺失集最终触发了一个开关,该开关使巨噬细胞的“骨架”(由称为肌动蛋白的蛋白质组成)的刚性降低,使细胞更容易移动并吞噬细菌。
当研究人员阻止肌动蛋白骨架的变化时,即使其时钟基因被删除,巨噬细胞也不再超负荷运转。这表明细胞肌动蛋白骨架的增强使它们更有效。
而且,只有BMAL1时钟基因控制着巨噬细胞中的肌动蛋白细胞骨架转换-研究人员发现删除其他人体时钟基因并没有相同的效果。
雷教授说:“随着我们进入细菌对抗生素产生抗药性的时代,了解我们的先天免疫如何发挥作用变得越来越重要。”“我们也许能够使用目前正在测试的某些药物来改变人体钟,从而使巨噬细胞增压,但我们的人体钟也会受到诸如睡眠和进食之类的事情的影响。”
作为麻醉师的临床科学家基奇博士(Dr.Kitchen)在重症监护和手术室中照顾重症患者,他说:“耐多药细菌是现代医学面临的最大问题之一,因此发现BMAL1可能是目标未来用于抗击感染的药物非常令人兴奋。”
“将来,医生可能会改变为弱势患者提供餐食或睡觉的时间,这样,当他们最有可能受到感染时,患者的生物钟就会增加而不是阻碍其先天免疫力。”
该研究小组正在研究如何使免疫细胞更有效地帮助治疗感染。