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刪除時鍾基因BMAL1可使體內吞噬細菌的防禦細胞更有效

大多數生物都有一個內置的人體鍾,可以調節他們何時入睡和何時醒來。一組複雜的基因會打開和關閉,使人體時鍾運行大約24小時,而首字母縮寫詞BMAL1已知的基因是該時鍾的主要調節器之一,控制著許多其他人體時鍾基因和途徑。

內部時鍾與環境不協調是我們出現時差反應的原因,但是最近,科學家還發現,身體時鍾也會影響免疫力。

牛津大學教授戴維·雷(David Ray)說:“我們以前發現,與白天感染相比,小鼠白天感染時在抵抗引起肺炎的肺炎球菌細菌方面更差。”“但是我們不知道這是怎麽發生的。”

爲了弄清楚人體鍾如何影響人體抵抗感染的細胞,曼徹斯特大學的研究人員Gareth Kitchen對老鼠進行了基因工程改造,使其沒有BMAL1鍾基因。

雷教授說:“我們驚訝地發現這些沒有免疫細胞時鍾的小鼠對細菌性肺炎有更強的抵抗力。到目前爲止,我們幾乎已經了解了有關人體時鍾的所有信息,無論是輪班工作人員的研究或老鼠的實驗表明,破壞人體時鍾會使人和動物患病的可能性增加,而不是減少。”

爲了弄清是什麽使這些小鼠産生了肺炎抗藥性,研究小組著眼于關鍵的免疫細胞,即巨噬細胞。巨噬細胞是血液和組織中的特殊細胞,可檢測,吞噬並最終破壞進入人體的細菌和其他有害生物。

研究人員發現,刪除巨噬細胞中的BMAL1基因會使它們超負荷運轉,使它們更具移動性,並且能夠更好地吞噬和破壞皮氏培養皿和小鼠體內的細菌。一系列連鎖反應的時鍾基因缺失集最終觸發了一個開關,該開關使巨噬細胞的“骨架”(由稱爲肌動蛋白的蛋白質組成)的剛性降低,使細胞更容易移動並吞噬細菌。

當研究人員阻止肌動蛋白骨架的變化時,即使其時鍾基因被刪除,巨噬細胞也不再超負荷運轉。這表明細胞肌動蛋白骨架的增強使它們更有效。

而且,只有BMAL1時鍾基因控制著巨噬細胞中肌動蛋白細胞骨架的轉換-研究人員發現刪除其他身體時鍾基因並沒有相同的效果。

雷教授說:“隨著我們進入細菌對抗生素産生抗藥性的時代,了解我們的先天免疫如何發揮作用變得越來越重要。”“我們也許能夠使用目前正在測試的某些藥物來改變人體鍾,從而使巨噬細胞增壓,但我們的人體鍾也會受到諸如睡眠和進食之類的事情的影響。”

作爲麻醉師的臨床科學家基奇博士(Dr. Kitchen)在重症監護和手術室中照顧重症患者,他說:“耐多藥細菌是現代醫學面臨的最大問題之一,因此發現BMAL1可能成爲靶向治療的目標。未來對抗感染的藥物非常令人興奮。”

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