Cell：身体抗击食物中毒的能力竟存在昼夜节律变化

2021年7月31日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国德克萨斯大学西南医学中心的研究人员发现身体通过产生一种天然抗菌化合物来防止食物中毒的能力在白天增强，因为白天最可能暴露于有毒细菌。这一发现最终可能导致人们开发出最大限度地提高这种免疫反应的定时疗法和疫苗接种方案。相关研究结果于2021年7月28日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“The microbiota coordinates diurnal rhythms in innate immunity with the circadian clock”。论文通讯作者为德克萨斯大学西南医学中心微生物学教授Lora Hooper博士。

论文第一作者、Hooper实验室博士后研究员John F. Brooks II博士说，“这项研究显示，我们的免疫系统并不是一直都在开启，这是一个出乎意料的结果。我们的研究结果表明，在一些高峰期，身体会有更多的准备来对抗感染。”

科学家们早就知道，几乎所有动物都遵循与日出和日落有关的昼夜节律（生物钟）。这种生物钟使动物能够预测并准备应对其环境的变化。扰乱昼夜节律可能会产生严重的健康后果；例如，长期睡眠中断与人类的肠道感染增加有关。然而，为什么会发生这种情况一直不清楚。

Brooks、Hooper和他们的同事们猜测，肠道内的抗菌免疫力可能在昼夜节律中发生变化。为了研究这个想法，这些作者寻找在小鼠肠道中产生的天然抗菌剂的表达节律，以对抗食源性疾病。他们观察到，在正常的实验室小鼠中，这些抗菌剂分子之一---再生性胰岛源性蛋白3g（regenerating islet-derived protein 3g, REG3G）---在夜间更为丰富，因为这些夜行动物在夜间活动，而在白天小鼠睡觉时则较少。然而，在没有肠道细菌的小鼠中，REG3G在白天和晚上都基本没有。

在寻找驱动这种节律模式的微生物成分时，这些作者发现，具有REG3G数量周期变化的小鼠在它们的肠道中有大量的分节丝状菌（segmented filamentous bacteria），这些细菌通常存在于啮齿动物、非人类灵长类动物和人类中，它们有一种独特的能力，可以附着在肠道内壁上，改变宿主的基因活动。进一步的实验表明，这些细菌在喂养过程中附着在这些小鼠的肠壁上，可能是为了吸走营养物。当它们附着时，REG3G的产量在肠道内激增。

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.07.001。

这种周期变化对小鼠抵御感染的能力产生了重大影响。当这些作者用细菌感染正常的小鼠时，如果它们在日落时分比在日出时分暴露于这些细菌，这些小鼠的细菌载量和死亡率更高。不能制造包括REG3G在内的抗菌蛋白的小鼠无论何时被感染，都有类似的高细菌载量和死亡率。

如果进一步的研究表明这种现象也发生在人类身上，科学家们最终可能会利用这一现象，对治疗肠道感染的合成抗生素和口服疫苗的的给送时间进行安排，或者找到完全避免肠道感染的新方法。

Hooper说，“这些结果让我在半夜醒来翻箱倒柜时三思而行。当你的肠道防御能力最低时，吃富含细菌的土豆沙拉可能更危险。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

John F. Brooks et al. The microbiota coordinates diurnal rhythms in innate immunity with the circadian clock. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.07.001.