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失眠竟会干扰机体肠道健康 引发诸如炎性肠病等多种健康问题

来源:本站原创 2019-10-13 21:46

众所周知,经常上夜班的人或跨越不同时区旅行的人往往更易变得肥胖或患上肠道炎症,目前研究人员并不清楚其中具体的分子机制;近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自葡萄牙的科学家们在肠道中发现一组与肠道健康密切相关的3型天然淋巴细胞(ILC3s,Group 3 innate lymphoid cells)或会受到大脑昼夜节律钟的调控。

肠道ILC3中时钟基因的表达受昼夜节律控制

图片来源:Cristina Godinho-Silva et al.

睡眠剥夺或改变睡眠习惯会对机体健康造成严重后果,引发一系列疾病,而这些疾病通常都与免疫系统有关,比如炎症性肠病等。ILC3s是机体炎症、感染、微生物组成和机体代谢的主要调节子,其和神经元细胞能在不连续的粘膜位点发生相互作用从而引发粘膜防御机制,尽管如此,目前研究人员并不清楚在机体水平下神经免疫回路如何运行、整合外部的环境信号来调节ILC3的反应。

ILC3s是不连续粘膜神经免疫细胞单元的一部分,研究人员推测,ILC3s或许能够整合系统性神经免疫回路来调节组织的完整性和机体的动态平衡;机体的生物钟依赖于局部和全身的线索来协调哺乳动物机体的生理学过程,昼夜节律钟能被分子时钟进行遗传编码,从而促进有机体适应外部环境的改变,昼夜节律钟由反馈回路的自动调节网络所组成,而其是由激活子ARNTL和CLOCK、抑制子PER1-3和CRY1-2所驱动的。

这项研究中,研究人员通过研究揭示了光驱动和大脑调节的昼夜节律或能调节肠道内ILC3的功能、肠道稳态、肠道防御机制和宿主机体的脂质代谢;研究者发现,肠道ILC3能够展示出生物钟基因和ILC3相关转录因子的昼夜节律表达,而昼夜节律调节子Arntl的ILC3自主消融或会干扰肠道ILC3的稳态,从而损伤上皮细胞的功能、引发肠道微生物组失调、增加机体对肠道感染的易感性,同时还会干扰机体正常的脂质代谢,ILC3固有的Arntl的缺失能够塑造ILC3的肠道“邮政编码”受体;不可思议的是,光暗周期、进食节律和微生物信号会以不同的方式来调节ILC3时钟,光信号是ILC3的主要诱导信号。

研究者表示,手术和遗传所诱导的大脑昼夜节律的失调会干扰ILC3昼夜节律的振荡,引发微生物组失调并改变脂质代谢,这项研究中,研究人员揭示了一种特殊的昼夜节律回路,其能将环境中的光信号转化为肠道内ILC3的效应,从而塑造肠道健康、代谢和机体内环境的平衡。

这项研究中,研究人员利用小鼠模型进行研究,当他们打乱小鼠机体的生物钟时,小鼠肠道中的ILC3的数量就会显著下降,随后就会引发严重的炎症并破坏肠道屏障,增加机体的脂肪堆积;在小鼠白天进食期间,其大脑的生物钟会降低ILC3的活性,从而促进健康的机体脂质代谢,然而在夜晚进食过程中,肠道中的脂质代谢可能会被损坏,进食期结束后,小鼠大脑的生物钟会指导ILC3回到肠道中,并需要其对抗入侵者并促进上皮的再生。

这项研究结果为科学家们进一步阐释肠道健康和机体稳态提供了新的见解和思路,也打开了我们对生物钟和肠道健康相互作用的新视野,即机体神经系统可以调节免疫系统的功能。大脑控制的生物节律钟负责接收外界的光源信号,从而同步给机体中的细胞时钟,促进机体所有系统同步运行,而这正是机体神经-免疫回路的完整才保证了机体的稳态。因此,当我们长时间熬夜加班,没有充足睡眠的时候,机体的生物钟就会被打破,而我们的肠道健康也会受到很大的影响。

参考资料:

Cristina Godinho-Silva, Rita G. Domingues, Miguel Rendas,et al. Light-entrained and brain-tuned circadian circuits regulate ILC3s and gut homeostasis, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1579-3

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