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《自然》:上夜班长膘的原因找到了!科学家发现一组直接受大脑调
2019-10-30 18:25:44 来源:焦村新闻网  作者:
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最近,《自然》杂志发表了西班牙学者的一项科研成果。研究人员发现,光信号可以诱导肠道3型天然淋巴细胞(ilc3)紊乱,导致肠道免疫失衡,微生物群的组成和脂质代谢将受到不利影响[1】。

你这话是什么意思?再次熬夜,你将等待肠道感染和小胃长肉!

来源| pixabay

不管我们中那些自愿熬夜的人,科学家们早就发现,经常需要轮班工作或改变时区的飞行员更有可能超重或肥胖,也更容易患代谢相关疾病和肠道炎症。

这是为什么?

2017年诺贝尔生理医学奖给了我们一个可能的答案——生物钟。

像它的名字一样,生物钟是刻在基因组上的精确的钟昀呈。生物体中几乎所有的细胞都有固定的节律来保证正常的生理功能。这些小时钟并不是完全独立的。他们在大脑指挥塔的指挥下相互协调和合作,形成一个健康的整体。

生物钟紊乱是导致这些疾病的原因吗?

研究人员分析了小鼠肠道免疫细胞的基因表达,发现了一种特殊的“节律性”3型天然淋巴细胞(ilc3)。在成熟的ilc3中,与生物钟相关的基因表达水平特别高,并且明显与ilc3相关转录因子的表达节律相关。

ilc3中生物钟相关基因的表达水平非常高。

说起来,ilc3也是一种相当重要的免疫细胞,在调节炎症、感染、微生物组成和代谢方面发挥重要作用[2]。在ilc3和神经元相互作用诱导免疫防御之前,也已经观察到了这一点。

这种ilc3似乎很可疑。这值得研究。

因此,研究人员专门敲除了小鼠所有造血细胞中的生物钟激活基因arntl,并人为破坏ilc3的昼夜节律。结果表明,小鼠肠道nk细胞、ilc1和ilc2相对正常,但ilc3数量明显减少。

与此同时,摧毁另一个生物钟基因nr1d1也会导致类似的后果。

正如我们之前所说,ilc3有许多重要的生理功能,那么它的缺失将如何影响身体?

研究人员在老鼠身上制造了柠檬酸杆菌引起的肠道感染。结果,arntl缺陷小鼠表现出更严重的感染症状,表达白介素-22的白介素-C3更少,细菌感染部位更大,肠上皮对感染的反应更弱,更多的小鼠死于疾病。

显然,生物钟的干扰削弱了小鼠的免疫防御。

生物钟紊乱的小鼠肠道感染更严重。

此外,研究表明ilc3可以调节脂质代谢,研究人员还观察到小鼠体内相应的现象。与正常同窝小鼠相比,artnl缺陷型小鼠体内各种脂质转运蛋白的表达发生了变化,皮下脂肪积累更多。

混乱的生物钟不仅会损害免疫力,还会让你发胖。

那么生物钟对ilc3有什么影响呢?

这件事说起来很有趣。artnl缺陷小鼠肠道中的ilc3没有减少吗?最初,研究人员认为artnl可能是ilc3生长发育的关键节点。缺乏artnl会阻止成熟ilc3的形成。

然而,实验结果并不符合这一猜想。artnl的缺失丝毫不会延迟ilc3的生长。大多数基因在ilc3中的表达不受artnl的调控。可以说artnl对ilc3的生长几乎是不可或缺的。

ilc3中的大多数基因不受artnl缺失的影响。

这是怎么发生的?

当研究人员将他们的研究扩展到其他器官时,答案就来了。与正常小鼠相比,artnl缺陷小鼠脾、肺和外周血中ilc3水平实际上是正常的,只有少量在肠道中。

因此,artnl没有阻止ilc3的成熟,而是延迟了ilc3进入正常工作状态。进一步的研究表明,在缺乏artnl和ilc3的情况下,细胞表面帮助它们迁移和定位的关键受体不能正常表达,ilc3根本不能进入肠道,并且都积聚在肠系膜淋巴结中!

正常情况下,生物钟基因缺失肯定是一种不常见的现象。我们的生物钟是紊乱的,还是主要是由于外部因素,如饮食、睡眠,甚至肠道细菌的变化,可能会影响生物钟。

经过测试,在许多因素中,光信号主要影响ilc3的节奏。当研究人员人为地让老鼠昼夜颠倒时,报告基因的表达周期就完全颠倒了!

昼夜颠倒小鼠的报告基因表达也颠倒了。

所以,是时候关灯睡觉了。

最后,考虑到肠道不能直接接触外界光信号的变化,研究人员继续探索潜在的神经机制。

下丘脑视交叉上核是大脑光信号管理的中心。研究人员通过手术破坏了小鼠的scn功能。结果,ilc3的节奏也被破坏了。可以看出,ilc3的节律直接受大脑生物钟的调节。

手术破坏scn导致ilc3节律紊乱

从这个角度来看,日夜颠倒工作的人容易患肥胖症和肠道疾病并不奇怪。不规则的生命影响大脑中以ilc3为中心的通路,导致免疫和脂质代谢平衡的破坏,进而导致一系列疾病风险的增加。

所以,读完这一行,你不睡觉吗?

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参考:

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-019-1579-3

[2]维维耶,e .等人,《先天淋巴细胞:十年过去了》。单元格174、1054–1066(2018)。

《[3》杂志

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