A Földön minden élet úgy fejlődött, hogy megbirkózzon egy forgó bolygóval, ami a nappal és az éjszaka közötti kiszámítható átmenetet eredményezi. A részletek eltérnek a növények, gombák, baktériumok és állatok között, de a következetes jellemző egy biológiai „óra”, amely lehetővé teszi a szervezet számára, hogy előre jelezze a változást és felkészüljön rá.
Az állatoknál az éjszakát és a napot nyomon követő központi óra az agyban van, ahol fényt kap a retinától, hogy szinkronban maradjon a világos vagy a sötéttel. De a test minden sejtjének saját órája van. Mivel ezeknek a biológiai óráknak a ciklusa közel 24 óra, cirkadiánnak nevezik őket („circa” jelentése „körülbelül” és dian, azaz nap, a latin „dies” -ből).
Most olcsó, erős, mesterséges fényben, műszakos munkában, alváshiányban és jet-lag-ban élünk-mindez nagy kihívást jelent testünk ősi cirkadián vezérlőmechanizmusai számára. Mindezek a cirkadián és alvási kihívások betegséggel jár. De a miénkben legújabb tanulmány, egereket használva felfedeztük, hogy a fertőzések a nap különböző időpontjaiban különböző súlyosságú betegségeket okoznak.
Meglepő módon azt találtuk, hogy az immunrendszer sejtjeiben ketyegő óra felelős a bakteriális fertőzésre adott válasz változásáért. Különösen a makrofágoknak nevezett speciális sejtek, amelyek nagy sejtek, amelyek elnyelik és elpusztítják a baktériumokat.
Szerezd meg a legújabb e-mailben
A művész benyomása egy makrofágról (kék), amely elnyeli a tuberkulózis baktériumokat (piros). Kateryna Kon / Shutterstock
A tálban vagy egérben növekvő makrofágok a nap különböző időpontjaiban eltérő módon reagáltak. És az óra letiltása ezekben a sejtekben szuper makrofágokat eredményezett, amelyek gyorsabban mozogtak és több baktériumot fogyasztottak, mint a normál makrofágok.
Azt találtuk, hogy az „óra nélküli” makrofágok megvédik az egereket a sokféle baktérium által okozott bakteriális fertőzéstől. A makrofágokat közelebbről megvizsgálva kiderült, hogy a sejtek másképp néztek ki, jelentős változás következett be a sejtformát fenntartó szerkezeti fehérjékben, amelyek a sejtek mozgásához és a baktériumok fogyasztásához szükségesek. Vizsgálataink középpontjába a sejt belső felépítésének vagy citoszkeletonjának változása került.
Felfedeztük, hogy a makrofág cirkadián óra közvetlenül irányítja a citoszkeleton összetevőit. Változásokat tapasztaltunk a citoszkeletális fehérjék építőkövei mennyiségében, valamint a citoszkeletális változások fő szabályozójának tevékenységében is. Ez a fő szabályozó egy RhoA nevű fehérje.
Az RhoA aktiválódik a bakteriális érintkezés által, és arra ösztönzi a makrofágot, hogy mozgassa és elfogyasztja a baktériumokat. Azt találtuk, hogy az RhoA akkor is aktív volt az óra nélküli makrofágokban, amikor baktériumok nem voltak jelen. Amikor a baktériumok kapcsolatba léptek a normál makrofágokkal, az RhoA aktívvá vált, de az óra nélküli makrofágokban nem történt további változás, mivel a RhoA már aktív volt. Így az óra nélküli makrofágok mindig be voltak kapcsolva, és így gyorsabban tudtak reagálni a baktériumok támadására.
Annak érdekében, hogy megtudjuk, hogyan változtatta meg az óra a makrofágok viselkedését, az alapvető óramechanizmushoz fordultunk. Ez a fehérjék egy kis csoportját foglalja magában, amelyek bősége változik az idő múlásával, így a sejtek meg tudják mondani az időt. Azt találtuk, hogy az egyik ilyen órajel, BMAL1, az alapvető kapcsolat az óra és a makrofág viselkedés között.
Szerző biztosított
Az antibiotikumoktól való függőség csökkentése
A modern világ egyik fő problémája a baktériumok növekvő rezisztenciája az antibiotikumokkal szemben. 30 éve nincs új osztályú antibiotikum. A baktériumok antibiotikumokkal szembeni rezisztenciája azt jelenti, hogy kezelhetetlen fertőzéseink vannak, és olyan jövő előtt állunk, ahol a műtét kockázatosabb lesz.
A baktériumok elleni védelem fokozásának új módszereinek megtalálása kiemelt fontosságú. Az óra felfedezése, amely összeköti az órát a baktériumok védelmével, új utat nyit meg, hogy csökkentsük a meglévő antibiotikumok korlátozott választékát. Lehetséges, hogy az óra célzásával fokozni lehet a bakteriális fertőzés természetes védekezőképességét.
A cirkadián óra működését megváltoztathatja a fény expozíciója, az étkezési idők megváltoztatása, az emberi populációkon belüli genetikai variabilitás és az új gyógyszerek, amelyek képesek szabályozni ezt a rendszert. Az egyik probléma az órák kábítószerekkel történő célzásával az, hogy a többi rendszerre gyakorolt hatás széles lesz, és a következményeket nehéz megjósolni. De a rövid távú beavatkozás a fertőzés elleni immunitás fokozása érdekében előnyökkel járhat, alacsony költségek mellett.
Hasonlóképpen, a magas kockázatú emberek cirkadián ritmusának megerősítése például a kórházakban a világítás és az étkezési idők szabályozásával növelheti az immunitást és megelőzheti a kórházban szerzett fertőzéseket.
A szerzőről
David Ray, az endokrinológia professzora, University of Oxford és Gareth Kitchen, akadémiai klinikai előadó és érzéstelenítő, Manchester Egyetem
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
könyvek_egészség
