有沒有發現自己在熬夜或上夜班后與正常的睡眠模式不同步？您可能正在經歷科學家所說的社交時差.

該術語描述了我們的內部生物鐘（晝夜節律）與我們的社交時間表之間的錯位。

與不規律的睡眠模式和不一致的日光照射相關的社交時差越來越普遍，并且已經與免疫系統減弱有關.

例如，輪班工作會擾亂我們的晝夜節律顯示有負面影響關于我們抵抗感染的能力。

這些觀察結果強化了這樣一種觀點，即通過定期暴露在日光下來保持強勁的晝夜節律有助于健康的免疫系統。

但是免疫系統如何知道什么時候是白天呢？這正是我們的研究，今天發表在 Science Immunology 上，已揭開。我們的研究結果最終可能為治療炎癥疾病帶來益處。

感染的第一響應者

晝夜節律是地球上所有生命的基本特征。據信，它們是在大約 25 億年前進化而來的，使生物體能夠適應與 24 小時太陽日相關的挑戰。

在分子水平上，這些晝夜節律是通過稱為晝夜節律時鐘的基因編碼的多分量計時器編排的。已知幾乎所有細胞都具有生物鐘的組成部分。但是，人們對它們如何在不同的細胞類型中發揮作用以調節其行為知之甚少。

在實驗室中，我們使用斑馬魚（寵物店常見的小型淡水魚）作為模式生物來了解我們對細菌感染的免疫反應。

我們使用斑馬魚幼蟲，因為它們的基因組成和免疫系統與我們的相似。此外，它們具有透明的身體，因此很容易在顯微鏡下觀察生物過程。

我們專注于一種稱為”中性 粒 細胞“，一種白細胞。我們對這些細胞感興趣，因為它們專門殺死細菌，是感染的第一反應者，并且是我們體內最豐富的免疫細胞。

由于中性粒細胞是壽命非常短的細胞，因此從人類血液中分離的中性粒細胞在實驗中非常困難。然而，對于透明的幼蟲斑馬魚，我們可以拍攝它們，以直接觀察這些細胞在完全完整的動物體內是如何運作的。

細胞可以判斷現在是不是白天

我們的初步研究表明，對細菌感染的免疫反應強度在動物活躍的白天達到頂峰。

我們認為這代表了一種進化反應，為人類和斑馬魚提供了生存優勢。由于人類和斑馬魚等晝夜活動動物在白天最活躍，因此它們更容易遇到細菌感染。

這項工作讓我們很好奇，想知道這種增強的免疫反應是如何與日光同步的。通過制作中性粒細胞在一天中的不同時間殺死細菌的電影，我們發現它們在白天殺死細菌的效率比晚上更高。

然后，我們對中性粒細胞進行基因編輯，通過小心去除特定的時鐘組件來關閉它們的生物鐘。這是一種類似于從 analogue clock 中刪除重要齒輪的方法，因此它不會再滴答作響。

這導致發現這些重要的免疫細胞具有一個內部的光調節晝夜節律時鐘，可以提醒細胞白天（類似于鬧鐘）。這增強了它們殺死細菌的能力。

我們的下一個挑戰是準確了解中性粒細胞是如何檢測到光的，以及人類中性粒細胞是否也依賴這種內部定時機制來調節其抗菌活性。

我們也很好奇這種殺滅機制是否僅限于某些類型的細菌，例如我們在白天更有可能遇到的細菌。還是對所有感染威脅（包括病毒感染）的更普遍的反應？

這項研究為開發靶向中性粒細胞晝夜節律時鐘以調節細胞活性的藥物提供了潛力。鑒于中性粒細胞是第一個也是最豐富的免疫細胞被募集到炎癥部位，這一發現對許多炎癥狀況具有非常廣泛的影響。

這里描述的研究由博士生 Lucia Du 和 Pramuk Keerthisinghe 領導，是霍爾實驗室與奧克蘭大學醫學與健康科學學院由 Guy Warman 和 James Cheeseman 領導的時間生物學研究小組之間的合作。

克里斯·霍爾， 免疫學副教授，奧克蘭大學 Waipapa Taumata Rau

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