1.2.4 白细胞节律:白天不懂夜的黑
我们在前文讲到了白细胞是身体里的“锦衣卫”,它们辛勤工作,在血液和各个器官中四处巡逻,从而起到保护身体健康的作用。那么,这群“锦衣卫”是什么时候上班打卡,什么时候下班休息呢?又是谁在领导它们的工作呢?下面我们就来介绍“锦衣卫”的“生活规律”。
什么是生物节律
生物节律是指机体在一个周期内随外界环境变化而发生的生理或者行为变化,是生物体内无形的“时钟”。在生物界中,最常见的循环周期是昼夜交替的24 h,也就是一天时间。在24 h内,人们的身体状态会随时间的变化而发生明显改变,比如晚上进入梦乡到清晨醒来,饭点会感到饥饿等。这种周而复始的变化就是生物节律的具体表现。除了这些可以用肉眼观察到的现象,我们的血液细胞也具有明显的生物节律。白天的外周血白细胞数量和夜晚相比明显不同,该现象为我们的身体功能随时间变化提供了重要基础。然而在现代社会,人们加班工作、失眠、熬夜、频繁跨越时区、夜晚长时间玩手机不睡觉等情况十分常见。越来越多的人受着生物节律紊乱的困扰,导致学习工作效率降低、精神不济、工作事故增多。不仅如此,昼夜节律紊乱也是导致包括糖尿病、肥胖症、癌症在内的诸多疾病的危险因素。
白细胞节律性归巢
白细胞在血液和各个器官中四处巡逻,一旦发现有病菌侵入我们的身体,它就会到达病菌所在位置将其消灭。一天中,血液携带白细胞有规律地流入和流出循环系统称为白细胞节律性迁移。其中,白细胞离开血液后进入组织的过程称为白细胞归巢。
生理状态下,组织对白细胞募集的速度不是一成不变的,而是具有昼夜节律的。当我们早晨醒来时,血液中白细胞数量到达最低点,此时白细胞向组织迁移的行为最为活跃。而小鼠与人类恰好相反,它们在夜晚进入活动期,同时血液中白细胞数量最低(图1.17)。此外,白细胞不仅有特定的归巢时间,不同种类的白细胞还具有特定的归巢地点,从而使各种白细胞的功能与各个器官的需求相匹配。白细胞迁移在不同时间和不同器官中的表现不同,这就是白细胞归巢的时空特异性。

图1.17 小鼠白细胞迁移的时空特异性(https://www.daowen.com)
白细胞节律性归巢的调控因素
白细胞迁移是通过白细胞表面和内皮细胞表面的促迁移分子相互作用来完成的。这些促迁移分子的数量随时间变化。在不同类型的白细胞和内皮细胞表面,促迁移分子的表达数量也有明显差异。也就是说,促迁移分子表达具有时间特异性和组织特异性,它们引导不同白细胞亚群进入各自的归巢地点,这就像我们用正确的钥匙才能够打开特定的锁一样。
那么生物节律如何调控白细胞节律性迁移呢?当视网膜感受到光线时,它就会把光信号传递给我们大脑中一个称为下丘脑“视交叉上核”(简称SCN)的部位,这样SCN就知道了身体所处的时间状态,然后通过激素调节和神经调节把这个信号传递给我们身体各个器官的细胞,使外周细胞的分子生物钟同步化,让机体的生物节律与外界的昼夜节律保持一致。分子生物钟由许多节律基因组成,它们通过调节促迁移分子的表达来调控白细胞迁移。
所以,规律的作息是保障白细胞正常运转的基础。
白细胞节律性归巢的作用
白细胞节律性归巢可使白细胞在特定时间和空间进入器官发挥免疫功能,同时保持其自我更新,使机体能够及时针对昼夜交替的外界环境变化做出相应调整,从而维持身体稳定的状态,保护我们的身体健康。
例如中性粒细胞,它是血液中数量最多的白细胞,同时也是重要的免疫防御细胞,具有变形能力和吞噬病原体的功能。衰老的中性粒细胞在血管中过度累积会导致强烈的炎症反应,对机体造成严重损害。而中性粒细胞从血管向骨髓转移的归巢行为可有效清除血液中衰老的中性粒细胞,使其在进行自我更新、维持有效的生物防御的同时,避免过强的炎症反应损伤。因此,中性粒细胞的归巢行为在协调免疫防御功能和生理稳态方面发挥了重要作用。
(作者:贺文艳)