昼夜节律调控蚊虫叮咬皮肤免疫应答的新机制

《iScience》：The cutaneous response to a mosquito bite is influenced by the diurnal rhythm

本刊推荐：为阐明昼夜节律对媒介-宿主互作的影响，耶鲁大学团队开展蚊虫叮咬时序性免疫应答研究。通过RNA测序和流式细胞术发现，黄昏时段（ZT11）叮咬可引发更强烈的转录组重构和免疫细胞（中性粒细胞/单核细胞/树突状细胞）浸润。该研究首次揭示皮肤免疫应答强度受生物钟基因（BMAL1/Per）调控，为虫媒病传播时序差异提供机制解释。

　　

当夜幕降临时，蚊虫的嗡嗡声总是格外清晰——这不仅是听觉的错觉，更是生物钟调控下的真实生态现象。作为登革热、寨卡病毒等重要病原体的传播媒介，埃及伊蚊（Aedes aegypti）在黄昏时分（ZT11）和黎明时分（ZT1）表现出显著的吸血活动高峰。然而，宿主皮肤这道抵御病原体的第一道防线，是否会因叮咬时间的不同而产生差异化的免疫应答？这一问题长期以来未被深入探索。耶鲁大学Hamidah Raduwan团队在《iScience》发表的研究，首次揭示了昼夜节律对蚊虫叮咬诱导的皮肤免疫应答具有关键调控作用。

皮肤作为人体最大的器官，其免疫功能存在明显的昼夜波动：活动期免疫防御增强，休息期则侧重于修复再生。核心生物钟基因BMAL1（brain and muscle ARNT-like 1）作为转录因子，调控着皮肤等组织的基因表达昼夜振荡。已有研究表明，昼夜节律紊乱会增强病毒易感性，而免疫细胞（树突状细胞、白细胞、中性粒细胞）向淋巴管的迁移也受生物钟调控。另一方面，蚊虫唾液中含有多种具有免疫调节功能的活性因子，可通过促进局部炎症反应增强虫媒病毒传播效率。这种宿主-媒介-病原体三者间的互作是否受到昼夜节律协调，成为团队研究的核心科学问题。

研究团队主要运用四大关键技术：首先通过标准化蚊虫叮咬实验（20只埃及伊蚊叮咬小鼠耳朵30分钟），在ZT1（黎明）和ZT11（黄昏）两个时间点建立叮咬模型；采用RNA-seq转录组测序（Illumina HiSeq 2500平台）分析叮咬24小时后皮肤活检组织的基因表达变化；利用qPCR验证核心生物钟基因（BMAL1、Per1-3、CLOCK）的振荡表达；结合流式细胞术定量分析中性粒细胞（CD11b⁺Ly6G⁺）、单核细胞（CD11b⁺Ly6C⁺）、树突状细胞（CD11c⁺）等免疫细胞浸润动态。

Mosquito bite elicited a higher number of differentially expressed genes at ZT11

转录组分析显示，ZT11叮咬引发117个差异表达基因（假发现率FDR≤0.05，log₂FC≥2），显著多于ZT1的23个基因。多维标度分析表明，不同时间点叮咬的基因表达谱呈现明显聚类分离。18个共同上调基因富集于炎症反应、防御反应等生物学过程，提示黄昏叮咬诱导更强烈的免疫信号通路激活。

Distinct immune pathways are enriched at ZT11 compared to ZT1

通路富集分析进一步揭示，ZT11特异性激活中性粒细胞迁移、粒细胞趋化、单核细胞分化等免疫细胞招募通路。值得注意的是，参与黄病毒（flavivirus）感染的关键细胞类型——朗格汉斯细胞（Langerhans cells）相关基因在ZT1显著上调，暗示昼夜节律可能影响病毒靶向感染的细胞群体。

Mosquito bite induced more immune cells on the skin

流式细胞术验证了转录组发现：ZT11叮咬后皮肤中CD45⁺免疫细胞总数显著增加，其中中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞浸润程度均高于ZT1。相反，朗格汉斯细胞在ZT1叮咬后显著增多，这种细胞类型特异性应答差异为解释虫媒病毒传播效率的昼夜波动提供了新视角。

研究结论强调，生物钟通过协调皮肤免疫应答强度，显著影响宿主对蚊虫叮咬的反应模式。黄昏时段（ZT11）对应小鼠活动期，免疫系统呈现"备战状态"，表现为更强烈的基因表达重构和免疫细胞招募；而黎明时段（ZT1）则维持基础防御状态。这种昼夜差异可能延伸至虫媒病毒感染结局：朗格汉斯细胞作为登革病毒、寨卡病毒的重要靶细胞，其在ZT1的富集提示病毒传播可能具有时间依赖性。该研究不仅为昼夜节律调控宿主-载体互作提供分子证据，更提示未来虫媒病研究需严格对照实验时间，为时间疗法（chronotherapy）在虫媒病防控中的应用奠定理论基础。