Toată viața de pe Pământ a evoluat pentru a face față unei planete rotative, ceea ce duce la tranziția previzibilă între zi și noapte. Detaliile diferă între plante, ciuperci, bacterii și animale, dar caracteristica consecventă este un „ceas” biologic care permite organismului să anticipeze schimbarea și să se pregătească pentru aceasta.
La animale, ceasul central care ține evidența nopții și a zilei se află în creier, unde primește lumină de la retină pentru a fi sincronizat cu lumina sau întunericul. Dar toate celulele din corp au propriile lor ceasuri. Deoarece aceste ceasuri biologice au un ciclu care este aproape de 24 de ore, acestea sunt numite circadiene („circa” însemnând „despre” și dian, adică zi, din latinescul „dies”).
Acum trăim cu lumină artificială ieftină, strălucitoare, artificială, muncă în schimburi, lipsă de somn și jet-lag - toate provocările majore ale mecanismelor antice de control circadian din corpul nostru. Toate aceste provocări circadiene și de somn sunt asociat cu boala. Dar în noi ultimul studiu, folosind șoareci, am descoperit că infecțiile în diferite momente ale zilei provoacă severitatea diferită a bolii.
În mod surprinzător, am constatat că ceasul care bifează în celulele sistemului imunitar era responsabil pentru schimbarea ca răspuns la infecția bacteriană. În special, celulele specializate numite macrofage, care sunt celule mari care înghit și ucid bacteriile.
Obțineți cele mai recente prin e-mail
Impresia unui artist despre un macrofag (albastru) care cuprinde bacterii tuberculoase (roșu). Kateryna Kon / Shutterstock
Macrofagele, fie crescând într-un vas sau la un șoarece, au răspuns diferit în diferite momente ale zilei. Și dezactivarea ceasului din aceste celule a dus la super macrofage, care s-au deplasat mai repede și au mâncat mai multe bacterii decât macrofagele normale.
Am constatat că macrofagele „fără ceas” au protejat șoarecii de infecția bacteriană cu multe tipuri de bacterii. O privire mai atentă asupra macrofagelor a arătat că celulele arătau diferit, cu o schimbare majoră a proteinelor structurale care mențin forma celulei și sunt necesare pentru mișcarea celulelor și pentru consumul de bacterii. Schimbarea arhitecturii interne a celulei sau citoscheletului a devenit un punct central al studiilor noastre.
Am descoperit că ceasul circadian macrofag controlează direct componentele citoscheletului. Am văzut modificări în cantitatea de blocuri de proteine citoscheletice și, de asemenea, în activitatea unui regulator principal al modificării citoscheletice. Acest regulator principal este o proteină numită RhoA.
RhoA este activat de contactul bacterian și determină macrofagul să se miște și să consume bacterii. Am constatat că RhoA a fost activ în macrofagele fără ceas, chiar și atunci când nu erau prezente bacterii. Când bacteriile au contactat macrofagele normale, RhoA a devenit activă, dar nu a mai existat nicio schimbare în macrofagele fără ceas, deoarece RhoA era deja activ. Deci, macrofagele fără ceas au fost întotdeauna pornite și astfel capabile să răspundă mai repede la atacul bacterian.
Pentru a afla cum ceasul schimba comportamentul macrofagelor, ne-am orientat către mecanismul de bază al ceasului. Aceasta cuprinde un grup mic de proteine care se schimbă din abundență în timp, permițând astfel celulelor să spună ora. Am constatat că unul dintre acești factori de ceas, numit BMAL1, a fost legătura esențială dintre ceas și comportamentul macrofagelor.
Autorul a oferit
Reducerea dependenței de antibiotice
Una dintre problemele majore cu care se confruntă lumea modernă este rezistența tot mai mare a bacteriilor la antibiotice. Nu există clase noi de antibiotice de 30 de ani. Rezistența bacteriană la antibiotice înseamnă că avem infecții netratabile și ne confruntăm cu un viitor în care intervenția chirurgicală va deveni mai riscantă.
Găsirea de noi modalități de îmbunătățire a apărării împotriva bacteriilor este o prioritate. Descoperirea unui circuit care leagă ceasul de apărarea bacteriană deschide o nouă cale pentru a reduce dependența noastră de gama limitată de antibiotice existente. Poate fi posibilă îmbunătățirea apărării naturale împotriva infecției bacteriene prin țintirea ceasului.
Funcționarea ceasului circadian poate fi modificată prin expunerea la lumină, prin schimbarea orelor de masă, prin variabilitatea genetică în cadrul populațiilor umane și prin noi medicamente capabile să regleze acest sistem. O problemă cu direcționarea ceasului cu droguri este că impactul asupra altor sisteme va fi amplu și consecințele greu de previzionat. Dar intervenția pe termen scurt pentru a spori imunitatea la infecție poate oferi beneficii, la un cost redus.
În mod similar, consolidarea ritmului circadian al persoanelor cu risc crescut, de exemplu în spitale, prin controlul iluminării și al orelor de masă poate spori imunitatea și preveni infecțiile dobândite în spital.
Despre autor
David Ray, profesor de endocrinologie, Universitatea din Oxford și Gareth Kitchen, lector clinic și anestezist academic, Universitatea din Manchester
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
cărți_sănătate
