تمام زندگی روی کره زمین برای مقابله با سیاره ای در حال چرخش تکامل یافته است که منجر به انتقال قابل پیش بینی روز و شب می شود. جزئیات بین گیاهان ، قارچ ها ، باکتری ها و حیوانات متفاوت است ، اما ویژگی سازگار یک ساعت "بیولوژیکی" است که به ارگانیسم اجازه می دهد تا تغییرات را پیش بینی کرده و برای آن آماده شود.
در حیوانات ، ساعت مرکزی که شب و روز را رعایت می کند در مغز است که در آن از شبکیه نور دریافت می کند تا با نور یا تاریکی همزمان شود. اما تمام سلولهای بدن ساعتهای خاص خود را دارند. از آنجا که این ساعتهای بیولوژیکی دارای چرخه ای هستند که نزدیک به 24 ساعت است ، آنها به صورت شبانه روزی ("حدود" به معنی "درباره" و dian به معنی روز از لاتین "می میرند") وجود دارد.
ما اکنون با نور ارزان ، روشن ، مصنوعی ، کار با شیفت ، محرومیت از خواب و جت تاخیر زندگی می کنیم - همه چالش های مهم مکانیسم های کنترل باستانی شبانه روزی در بدن ما. همه این چالش های شبانه روزی و خواب است همراه با بیماری. اما در ما آخرین مطالعهبا استفاده از موش ها متوجه شدیم که عفونت ها در ساعات مختلف روز باعث شدت بیماری می شوند.
با کمال تعجب متوجه شدیم که تیک ساعت در سلولهای سیستم ایمنی بدن مسئول تغییر در پاسخ به عفونت باکتریایی است. به طور خاص ، سلولهای تخصصی به نام ماکروفاژها ، سلولهای بزرگی هستند که باکتریها را درگیر و از بین می برند.
دریافت آخرین با ایمیل
تصور یک هنرمند از ماکروفاژ (آبی) درگیر باکتری سل (قرمز). Kateryna Kon / Shutterstock
ماکروفاژها ، چه در ظرف و چه در موش در حال رشد هستند ، در زمانهای مختلف روز پاسخ متفاوتی نشان می دهند. و غیرفعال کردن ساعت در این سلول ها منجر به سوپر ماکروفاژها شد که سریعتر حرکت کردند و باکتری های بیشتری از ماکروفاژهای طبیعی خوردند.
ما دریافتیم که ماکروفاژهای "بدون ساعت" موش ها را از عفونت باکتریایی با انواع باکتری محافظت می کنند. با نگاهی دقیق به ماکروفاژها مشخص شد که سلولها با تغییر اساسی در پروتئینهای ساختاری که فرم سلول را حفظ می کنند و برای حرکت سلول و برای خوردن باکتریها مورد نیاز هستند ، متفاوت به نظر می رسند. تغییر در معماری داخلی سلول یا اسکلت سلولی ، تمرکز مطالعات ما شد.
ما متوجه شدیم که ساعت شبانه روزی ماکروفاژ به طور مستقیم اجزای اسکلت سلولی را کنترل می کند. ما شاهد تغییر در میزان بلوک های ساخت پروتئین اسکلتی اسکلتی و همچنین در فعالیت یک تنظیم کننده اصلی تغییر اسکلت اسکلتی هستیم. این تنظیم کننده اصلی پروتئینی به نام RhoA است.
RhoA با تماس باکتریها فعال می شود و ماکروفاژ را برای حرکت و مصرف باکتریها سوق می دهد. ما فهمیدیم که RhoA حتی در زمان وجود هیچ باکتری در ماکروفاژهای بدون ساعت فعال بود. هنگامی که باکتریها با ماکروفاژهای طبیعی RhoA تماس گرفتند ، فعال شد ، اما هیچ تغییر دیگری در ماکروفاژهای بدون ساعت وجود نداشت ، زیرا RhoA قبلاً فعال بود. بنابراین ماکروفاژهای بدون ساعت همیشه روشن بودند و به همین ترتیب قادر بودند سریعتر به حمله باکتریایی پاسخ دهند.
برای اینکه دریابیم که ساعت چگونه رفتار ماکروفاژها را تغییر می دهد ، به مکانیسم اصلی هسته رسیدیم. این شامل یک گروه کوچک از پروتئین ها است که در طول زمان به وفور تغییر می کنند ، بنابراین به سلول ها اجازه می دهند تا زمان را بیان کنند. ما دریافتیم که یکی از این عوامل ساعت به نام BMAL1 ارتباط اساسی بین ساعت و رفتار ماکروفاژ است.
نویسنده ارائه
کاهش اعتماد به آنتی بیوتیک ها
یکی از مهمترین مسائل پیش روی دنیای مدرن ، مقاومت رو به رشد باکتری ها در برابر آنتی بیوتیک ها است. 30 سال است که هیچ کلاس جدیدی از آنتی بیوتیک ها وجود ندارد. مقاومت باکتریایی در برابر آنتی بیوتیک ها به این معنی است که ما عفونت های غیرقابل درمان داریم و با آینده ای مواجه می شویم که جراحی خطرناک تر شود.
یافتن راههای جدید برای تقویت دفاع در برابر باکتریها اولویت بالایی است. کشف مدار که ساعت را به دفاع باکتری ها وصل می کند ، مسیر جدیدی را باز می کند تا اعتماد ما به محدوده آنتی بیوتیک های موجود کاهش یابد. ممکن است با هدف قرار دادن ساعت ، دفاع های طبیعی در برابر عفونت باکتریایی تقویت شود.
عملکرد ساعت شبانه روزی می تواند با قرار گرفتن در معرض نور ، تغییر زمان وعده های غذایی ، تغییرپذیری ژنتیکی در جمعیت های انسانی و داروهای جدیدی که قادر به تنظیم این سیستم هستند ، تغییر کند. یک مشکل در مورد هدف قرار دادن ساعت با مواد مخدر این است که تأثیر آن بر سایر سیستم ها گسترده خواهد بود و عواقب آن را پیش بینی می کند سخت است. اما مداخله کوتاه مدت برای تقویت ایمنی در برابر عفونت ممکن است مزایا ، با هزینه کم داشته باشد.
به طور مشابه ، تقویت ریتم شبانه روزی افراد پرخطر ، به عنوان مثال در بیمارستان ها با کنترل روشنایی و زمان وعده های غذایی می تواند باعث افزایش ایمنی و جلوگیری از عفونت های ناشی از بیمارستان شود.
درباره نویسنده
دیوید ری ، استاد غدد درون ریز ، دانشگاه آکسفورد و گرت آشپزخانه ، مدرس بالینی دانشگاهی و متخصص بیهوشی ، دانشگاه منچستر
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
books_health
