29.01.2020

Наши внутренние часы влияют на работу иммунной системы – новое открытие

Вся жизнь на Земле эволюционировала, чтобы приспособиться к постоянному вращению планеты и предсказуемой смене дня и ночи. Существуют определенные различия между растениями, грибами, бактериями и животными, однако биологические «часы», которые позволяют организму предвидеть изменения и подготовиться к ним, являются общей чертой.

У животных центр, контролирующий работу внутренних часов, находится в мозге: он реагирует на сигналы сетчатки, которые синхронизируются со светлым или темным временем суток. Но все клетки в организме также обладают собственными «часами». Поскольку эти биологические часы имеют цикл, близкий к 24 часам, их называют циркадными (от лат. circa «около, кругом», dies «день»).

Заложенные с древних времен циркадные механизмы подвергаются серьезным нарушениям из-за долговременного искусственного света, смены часовых поясов, посменного графика работы и т.д. Это приводит к проблемам со сном и здоровьем. В последнем исследовании с использованием лабораторных мышей ученые из Манчестерского университета обнаружили, что инфекции, попадающие в организм в разное время суток, приводят к заболеваниям разной степени тяжести.

Таким образом, ученые установили, что часы, работающие в клетках иммунной системы, отвечают за изменение реакции на бактериальную инфекцию. В частности, это касается макрофагов – клеток, которые поглощают и убивают бактерии. В ходе опыта стало понятно, что в разное время суток макрофаги по-разному реагируют на микробы. Отключение внутренних клеточных часов привело к появлению супермакрофагов («круглосуточных» макрофагов, как их назвали ученые), которые поглощали гораздо большее количество бактерий по сравнению с обычными.

Более пристальный взгляд на макрофаги показал, что «круглосуточные» клетки отличаются от обычных и по структуре белков, которые отвечают за их форму и необходимы для передвижения и поедания бактерий. Изменение внутренней архитектуры клетки, или цитоскелета, стало предметом исследований ученых.

Выяснилось, что циркадные часы макрофагов непосредственно контролируют компоненты цитоскелета и влияют на изменения в количестве его строительных блоков, а также в активности главного регулятора изменения цитоскелета – белка под названием RhoA.

RhoA активируется бактериальным контактом и заставляет макрофаги перемещаться и поглощать бактерии. Обнаружилось, что RhoA был активен в «круглосуточных» макрофагах, даже когда бактерий не было. Таким образом, всегда включенные в работу «круглосуточные» макрофаги быстрее реагируют на бактериальную атаку.

Чтобы узнать, как внутренние часы меняют поведение макрофагов, ученые исследовали небольшую группу белков, выработка которых сильно меняется в зависимости от времени суток. Так был выделен белок BMAL1, который является важной связью между временем суток и поведением макрофагов.

Почему это важно

Одной из основных проблем, стоящих перед современным миром, является растущая устойчивость бактерий к антибиотикам. В течение 30 лет не было создано ни одного нового класса антибиотиков. Бактериальная резистентность к антибиотикам означает, что все больше инфекций становятся неизлечимыми, а любая операция – более рискованной.

Поиск новых способов усиления защиты от бактерий является первоочередной задачей. Открытие цепи, связывающей время суток с защитой от бактерий, открывает новый путь к уменьшению зависимости от ограниченного диапазона существующих антибиотиков. Возможно, усилить естественную защиту от бактериальной инфекции удастся, «перепрограммировав» внутренние часы.

Функционирование циркадных ритмов может быть изменено в результате воздействия света, изменения времени приема пищи, генетических изменений в человеческой популяции и новых лекарств, способных регулировать эту систему. Одна из проблем, связанных с перепрограммированием внутренних часов, заключается в том, что воздействие на другие системы может быть широким, а последствия – трудно прогнозируемыми. Но краткосрочное вмешательство с целью повышения иммунитета к инфекции может принести пользу.

Изменение циркадного ритма людей из групп высокого риска, например, находящихся в больницах, путем контроля освещения и времени приема пищи способно повысить иммунитет и предотвратить внутрибольничные инфекции.

Подробнее

Мнение специалиста

Подпишитесь на еженедельную рассылку наших новостей

Читают также

Случайная статья

Созданы инъекции для быстрого заживления сложных переломов
Ученые из Университета Пердью разрабатывают технологию, которая помогает быстро восстанавливать кости после переломов. Каждый третий взрослый в возрасте 60 лет и старше, страдающий переломом бедра, ...
[ читать далее ]
Загрузка...
Load next
Facebook Twitter Telegram