睡眠和生理節律系統對免疫功能具有強大的調節作用。對正常的睡眠-清醒循環的研究表明,免疫參數,如未分化的純真T細胞數量和促炎細胞因子的產生,在早夜間睡眠期間達到高峰,而具有即時效應的免疫細胞(如細胞毒性自然殺手細胞)的循環數量以及抗炎細胞因子活性在白天清醒期間達到高峰。儘管很難完全區分睡眠與生理節律的影響,但將夜間睡眠效應與24小時清醒期間的效應進行比較表明,睡眠有助於T細胞的越血管外運動和它們可能在淋巴結中的重新分布。此外,這些研究還揭示了睡眠對促進抗原呈現細胞和T幫助細胞之間相互作用的細胞因子(如白細胞介素-12)的選擇性增強影響。實驗性甲型肝炎疫苗接種後的夜間睡眠可顯著和持久地增加抗原特異性Th細胞的數量和抗體水平。這些發現表明睡眠在免疫記憶形成中具有特定的作用。這一作用似乎與慢波睡眠階段以及伴隨其的高生長激素和催乳激素水平以及低皮質醇和優勢胺濃度的促炎內分泌環境密切相關。 

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