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删除时钟基因BMAL1可使体内吞噬细菌的防御细胞更有效

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。

内部时钟与环境不协调是我们出现时差反应的原因,但是最近,科学家还发现,身体时钟也会影响免疫力。

牛津大学教授戴维·雷(David Ray)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Gareth Kitchen对老鼠进行了基因工程改造,使其没有BMAL1钟基因。

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。到目前为止,我们几乎已经了解了有关人体时钟的所有信息,无论是轮班工作人员的研究或老鼠的实验表明,破坏人体时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肌动蛋白细胞骨架的转换-研究人员发现删除其他身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可能成为靶向治疗的目标。未来对抗感染的药物非常令人兴奋。”

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