近日，一項由新西蘭奧克林大學(xué)（UniversIT(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)y of Auckland）分子醫(yī)學(xué)與病理學(xué)系副教授Christopher J. Hall領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，在《Science Immunology》上發(fā)表了一項突破性成果：**日光可通過調(diào)控中性粒細胞內(nèi)部的生物鐘機制，顯著增強其抗菌活性**。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了免疫系統(tǒng)與晝夜節(jié)律之間的深層聯(lián)系，也為未來開發(fā)新型抗感染療法提供了全新思路。
研究背景：免疫反應(yīng)存在晝夜節(jié)律，但機制不明
人體免疫系統(tǒng)具有明顯的**晝夜節(jié)律性**，許多免疫功能在白天達到高峰。例如，細菌清除能力、炎癥反應(yīng)和傷口愈合效率都與機體活躍時間密切相關(guān)。然而，盡管**中性粒細胞**作為體內(nèi)數(shù)量最多、反應(yīng)最快的免疫細胞，在抵御細菌感染中發(fā)揮核心作用，科學(xué)家對其是否具備內(nèi)在生物鐘以及如何受環(huán)境光照調(diào)控仍知之甚少。
為了解開這一謎題，研究團隊選擇了斑馬魚作為研究模型——它不僅基因結(jié)構(gòu)與人類高度相似，而且幼體透明，便于實時觀察免疫細胞動態(tài)。
核心發(fā)現(xiàn)：中性粒細胞擁有“光響應(yīng)生物鐘”，可提升殺菌能力
研究人員通過構(gòu)建不同基因突變的斑馬魚模型，重點研究了中性粒細胞中一個關(guān)鍵的時鐘基因——**Per2**及其調(diào)控通路的作用：
- **Per2基因是中性粒細胞產(chǎn)生活性氧（ROS）的關(guān)鍵因子**，而ROS是殺死細菌的重要武器；
- Per2通過上調(diào)**hmgb1a基因表達**來增強抗菌能力；
- 有趣的是，缺乏**Cry1a蛋白**的中性粒細胞表現(xiàn)出更強的殺菌活性和更高的hmgb1a表達水平；
- **Bmal1結(jié)合基序**作為一種保守的順式調(diào)控元件，負責(zé)將hmgb1a的表達控制在光照階段；
- 如果這個基序發(fā)生突變，就會削弱光線對中性粒細胞抗菌活性的激發(fā)效應(yīng)。
這些結(jié)果表明，**中性粒細胞擁有一種“光響應(yīng)的細胞內(nèi)在生物鐘”**，能夠感知光照變化并據(jù)此調(diào)整自身的抗菌能力。
光照信號重置中性粒細胞“時鐘”
Christopher J. Hall解釋說：“我們早期的研究顯示，斑馬魚的免疫反應(yīng)在早晨最為活躍。我們認為這是進化過程中形成的一種適應(yīng)機制——當宿主在白天更加活躍時，也更容易遭遇病原體侵襲。”
在這項新研究中，他們進一步證實了**光照是重置中性粒細胞生物鐘的核心信號**。當光線照射到中性粒細胞時，會激活一系列與Bmal1和Hmgb1a相關(guān)的基因表達路徑，從而增強其殺菌能力和氧化應(yīng)激反應(yīng)。
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## 潛在應(yīng)用：為炎癥疾病治療帶來新方向
這項研究的意義遠不止于基礎(chǔ)科學(xué)層面。由于中性粒細胞在多種炎癥性疾病（如敗血癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、哮喘等）中扮演重要角色，該發(fā)現(xiàn)可能帶來以下臨床啟示：
- **優(yōu)化抗感染治療時機**：根據(jù)患者的生物鐘安排抗生素或免疫調(diào)節(jié)藥物使用時間，提高療效；
- **開發(fā)靶向中性粒細胞生物鐘的新型藥物**：通過激活或抑制相關(guān)基因通路，增強機體抗感染能力；
- **改善慢性炎癥管理**：利用光照干預(yù)或模擬生物鐘調(diào)節(jié)機制，減少過度炎癥反應(yīng)。
Hall表示：“我們的發(fā)現(xiàn)首次揭示了中性粒細胞是如何通過生物鐘感知外界時間，并據(jù)此調(diào)整自身功能的。這不僅加深了我們對免疫系統(tǒng)運作機制的理解，也為未來的精準醫(yī)療打開了新的窗口。”
這項研究讓我們重新認識了日光對人體健康的深遠影響。除了促進維生素D合成外，日光還可能是通過調(diào)控中性粒細胞生物鐘，幫助我們在白天更好地應(yīng)對感染威脅的“隱形衛(wèi)士”。
未來，隨著對免疫系統(tǒng)晝夜節(jié)律調(diào)控機制的深入探索，我們或許能更有效地“喚醒”人體自身的防御力量，實現(xiàn)更高效、更安全的感染防控策略。
