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PNAS:炎症可叫停生物钟

2015.5.19

  最近,宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和都柏林三一学院的研究人员发现,人体生物钟和免疫系统之间的重要联系,对于我们理解炎症和感染性疾病有很大帮助。他们将相关研究结果发表在本周的《PNAS》,报道了一种关键的白血细胞(称为巨噬细胞),当接触细菌时,如何使巨噬细胞内的生物钟停止,从而让它发炎。

  他们解开的复杂机制涉及到一种microRNA(称为mir155),其可破坏生物钟机制中的一个关键蛋白,称为BMAL-1。这个蛋白可使巨噬细胞产生炎症蛋白,有效地唤醒免疫系统。延伸阅读:Neuron:哪个神经元控制生物钟节律?。

  本文共同资深作者、宾夕法尼亚大学转化医学和治疗学研究所主任、系统药理学和转化治疗学系主席Garret FitzGerald 博士指出:“也许有些时候,如一次急性细菌感染过程,会有利于免疫系统使用miR-155来阻止巨噬细胞生物钟,并让身体清除感染。”然而,本文共同第一作者、宾夕法尼亚大学系统药理学和转化治疗学助理教授Guangrui Yang补充说:“当炎症存在很长一段时间时,通常慢性疾病(如类风湿关节炎)患者就是这样,生物钟的这种不断锁定,实际上可能使疾病恶化。”

  本文共同第一作者、三一学院高级研究员Annie Curtis解释说:“就好像当我们发展感染时,巨噬细胞中的时钟就会关闭。很长一段时间以来,我们已经知道,免疫系统和生物钟都是相互关联的,我们的免疫系统对细菌会产生不同响应,这取决于一天当中的哪个时间。”

  本文阐述了人体生物钟在免疫反应中的重要作用,并对一系列更为广泛的治疗方法提供了一个新原理。例如,在治疗炎性疾病时恢复生物钟功能的某些方法——可能在一天当中的某个时候攻击癌症,可能受益于我们对这个复杂控制系统的了解。

  在小鼠和人类中,对感染的免疫反应,往往在夜晚vs清晨开始时会更大。研究人员发现,这依赖于BMAL1水平,特别是在巨噬细胞中。BMAL1是免疫系统的一个关闭开关,在夜间较低,从而使免疫系统更活跃。这种情况的原因尚不完全清楚,但免疫系统在白天不太活跃(当关闭开关BMAL1较高时),可能意味着人体不能对感染过度反应(这更可能发生在我们活跃并接触传染源的时候)。然而,如果一种大型响应是必要的,那么巨噬细胞就可能抑制Bmall,并且它通过miR-155做到这一点。

  本文共同资深作者、三一学院的Luke O'Neill博士解释说:“然后,我们知道,阐明是什么引起活化巨噬细胞中的BMAL1减少,可能对于免疫和生物钟之间的关联很重要。”研究人员还发现,miR-155感应在晚上比早上更大,从而阐释了为什么我们的免疫反应在进入夜晚时更为活跃。因此,这个microRNA是免疫系统和生物钟如何彼此控制的一个关键环节。

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