瑞士和德国的科学家发现，免疫系统的激活在一天中不断振荡，在一天开始之前达到峰值。
树突细胞从皮肤向淋巴管的迁移取决于一天中的时间。小鼠树突细胞(绿色)移入淋巴管(红色)。血管是蓝色的。©UNIGE - Christoph Scheiermann
昼夜节律钟是最基本的生物机制之一，它以大约24小时的节律来调节生物的大多数生理过程。瑞士日内瓦大学(UNIGE)和德国路德维希-马克西米利安大学(LMU)的科学家们通过破译免疫反应背后的细胞迁移机制，表明免疫系统的激活是根据一天中的时间进行调节的。事实上，免疫细胞从皮肤到淋巴结的迁移以24小时为周期振荡。免疫功能在休息阶段最高，就在活动恢复之前——对夜行动物的老鼠来说是下午，而对人类来说是清晨。该研究结果发表在《自然免疫学》(Nature Immunology)杂志上。研究结果表明，在注射癌症疫苗或免疫疗法时，应该考虑一天的时间，以提高效果。
与先天免疫系统的即时反应不同，适应性免疫系统对每种感染因子都有一个长期的特异性反应。“适应性免疫系统需要数周时间才能形成针对特定病原体的反应。多亏了细胞记忆机制，这种反应可以持续很长时间”，领导这项研究的日内瓦大学医学院病理和免疫学系和日内瓦炎症研究中心(GCIR)的教授Christoph Scheiermann说。“例如，在接种疫苗对抗病毒时，这是典型的工作机制。”
为了了解昼夜节律对免疫激活的作用，研究人员观察了树突细胞从皮肤到淋巴系统的迁移，淋巴系统是适应性免疫反应的支柱之一。树突状细胞分布在包括皮肤在内的许多外周器官中，通过淋巴管迁移到淋巴结，在那里抗原出现，以触发针对外来病原体的免疫反应。
同步时钟
科学家们首先观察了野生老鼠的树突状细胞的迁移能力，一天四次，然后观察了没有正常生物钟的老鼠。Stephan Holtkamp是路德维希-马克西米利安大学生物医学中心的研究员，也是这项研究的第一作者，他解释说:“为了使细胞迁移正确进行，不仅树突细胞，而且淋巴管细胞也必须对昼夜节律做出反应。”因此，生物钟必须在机制的两个方面都起作用:在细胞内和它的环境中。如果没有，活性峰值不再发生，免疫系统继续以慢动作工作。
然后，研究人员在一天的不同时间对取自病人的人体皮肤细胞进行了重复实验。Christoph Scheiermann说:“我们发现了许多分子，特别是趋化因子，它们参与迁移过程，其表达受昼夜节律钟的调节。”“在人类和老鼠的细胞中也发现了相同的分子，它们的节律与这两种动物的生活习惯相反，啮齿类动物在夜间活动，而人类则在白天活动。这证实了这种节奏是由昼夜交替的自然活动控制的。”
在合适的时间刺激免疫系统
更多的数据还表明，如果免疫系统在一天中的不同时间受到刺激，同样的振荡也会出现，早晨达到峰值。但是为什么免疫系统是由一个振荡的节奏控制的呢?昼夜节律是一个节能系统，能根据最迫切的需要，最大限度地利用能源。当接触病原体的风险最大时，通过摄入食物和/或社会互动，免疫系统会因此保持警惕吗?”同样，我们是不是在晚上更容易受到病原体的侵害?目前还很难说。然而，昼夜节律对免疫系统的重要性刚刚被揭示，可能对预防接种和抗肿瘤治疗或自身免疫疾病的管理都具有重要意义。Christoph Scheiermann的团队现在将更详细地探索免疫反应的第一阶段，即病原体或疫苗进入人体的时候。
