人体钟使夜间维持的伤口愈合得更慢
一项新的研究发现,如果白天而不是晚上发生伤害,我们的生物钟会如何导致伤口(例如割伤和烧伤)的愈合速度提高约60%。根据医学研究理事会(MRC)分子生物学实验室的科学家领导的这项研究,这可能会对诸如外科手术之类的医疗程序产生影响,并为开发能够改善伤口愈合的药物提供目标。
曼彻斯特大学的科学家是该研究小组的成员,他们是第一个展示我们体内时钟如何通过皮肤细胞调节伤口愈合并在白天优化伤口愈合的研究小组,该文章发表在《科学转化医学》上。
我们的生物钟-或昼夜节律-调节人体中几乎每个细胞,在睡眠,荷尔蒙分泌和新陈代谢等许多过程中驱动24小时循环。使用皮肤细胞(成纤维细胞和角质形成细胞)以及小鼠的测试表明,在体内时钟的“白天”期间,皮肤伤口的愈合效率几乎是夜间伤口的两倍。
研究人员发现,通过与临床医生合作,并使用英格兰和威尔士所有主要烧伤科室的数据库,分析了118位烧伤患者的病情,这种效应在烧伤人类中得到了反映。
夜间烧伤比白天烧伤平均需要60%的时间才能恢复he愈,夜间烧伤(晚上8点至凌晨8点)在平均28天后可以治愈95%,而如果出现这种情况,则只有17天烧伤发生在当天(上午8点至晚上8点)。
研究人员发现,这种更快的愈合的主要原因是皮肤细胞在白天的时间里移动到伤口部位以更快地修复伤口。
在细胞内,这是由参与细胞运动和修复的蛋白质(尤其是肌动蛋白)的活性增加驱动的。肌动蛋白丝提供支架和运动,就像细胞内的肌肉一样。
在白天的伤口中,伤口部位还会沉积更多的胶原蛋白(皮肤中的主要结构蛋白),伤口发生后最多持续两周。
研究人员指出,这一过程必须由细胞内部的生物钟驱动,而不是整个身体传输的信号,因为在实验室培养皿中生长的人类和小鼠皮肤细胞显示出相同的作用。
“伤口的治疗每年要花费NHS约50亿英镑,部分原因是缺乏针对伤口闭合的有效疗法。这项研究首次表明,昼夜节律因素对伤口愈合很重要。通过考虑这些因素,不仅可以确定新药靶标,而且可以通过更改一天中的什么时间来提高既定疗法的有效性。” John Blaikley博士
MRC分子生物学实验室论文的资深作者John O'Neill博士说:“这是首次证明单个皮肤细胞内的生物钟能够确定它们对损伤的反应效率。我们始终看到,生物钟在白天和黑夜之间的伤口愈合速度大约有2倍的差异。在可能发生伤害的那一天,我们的身体可能进化得最快。
“对于有烧伤的人,我们发现伤口愈合速度有很大差异,这与我们根据实验室发现(在人类白天,夜间夜间伤口愈合较快)发现的预测完全吻合。老鼠)。在细胞和小鼠中,我们都可以通过欺骗细胞以使其认为是一天中的不同时间来重设组织的愈合反应,例如通过在晚上和晚上的不同时间为小鼠打开灯或使用人体时钟在实验室中的细胞上改变药物。也许可以通过在手术前重置细胞时钟来改善愈合时间,也许是通过应用可以将生物时钟重置为手术部位最佳愈合时间的药物来进行。”
MRC分子生物学实验室论文的主要作者Ned Hoyle博士说:“我们已经证明,人体时钟的每日周期控制着细胞如何通过影响一种称为肌动蛋白的必需蛋白来修复受损组织。有效修复皮肤对于预防感染至关重要,而且如果修复不当,伤口可能会变成慢性伤口或出现过多疤痕。进一步研究生物钟与伤口愈合之间的联系可能会帮助我们开发预防伤口愈合不良的药物,甚至可以帮助我们改善手术效果。”
这项研究的作者,曼彻斯特大学的临床科学家约翰·布莱克利(John Blaikley)博士对烧伤患者的分析做出了贡献。他说:“治疗伤口每年需要花费NHS约50亿英镑,部分原因是缺乏针对伤口闭合的有效疗法。这项研究首次显示了昼夜节律因素对伤口愈合的重要性。通过考虑这些因素,不仅可以确定新的药物靶标,而且可以通过更改一天中的什么时间来提高既定疗法的有效性。”