Dlaczego warto dostosować zegar biologiczny do cykli dnia i nocy? Nowe odkrycia

Dlaczego warto dostosować zegar biologiczny do cykli dnia i nocy? Nowe odkrycia

Dodano: 
Bezsenność
Bezsenność / Źródło: Fotolia / Photographee.eu
Badania nad rytmami dobowymi, naszymi wewnętrznymi 24-godzinnymi wzorami, które wpływają na cykl czuwania i cykle metaboliczne, wykazały, że czas ma kluczowe znaczenie dla zdrowia ludzkiego.

Naukowcy z University of California San Diego, badający bakterie fotosyntetyczne zwane cyjanobakteriami lub „niebiesko-zielonymi algami”, zidentyfikowali zachowania, które są regulowane przez zegar okołodobowy.

Odkrycia Arnauda Tatona, naukowca z Wydziału Nauk Biologicznych oraz starszych autorów Jamesa i Susan Golde, zostały opublikowane w Nature Communications.

„Myślę, że ten artykuł pokazuje, jak ważny jest wewnętrzny czas biologiczny pokrywający się z czasem środowiskowym” – powiedziała wybitna profesor UC San Diego Susan Golden, dyrektor Centrum Biologii Okołodobowej i starszy autor artykułu. „Istnieje wiele ludzkich chorób, w których ludzie są słabo przystosowani do swojego środowiska. Może to wynikać z nawyków, takich jak nadmierne oświetlenie w nocy, jedzenie o dziwnych porach dnia i brak regularnego snu. W sinicy powoduje to bardzo duża różnica w zakresie czasu biologicznego i czasu środowiska zewnętrznego do wyrównania”.

Naukowcy wiedzą, że w poszukiwaniu nowych genów bakterie zawierają DNA ze środowiska. Takie procesy zapewniają, że istnieje surowiec do generowania zmienności genetycznej, czyli ewolucji gatunków. Jednak szczegóły tego zagadkowego procesu są zrozumiałe tylko w kilku organizmach. Zdolność do wchłaniania DNA jest zazwyczaj ściśle regulowana, co sugeruje naukowcom, że szkodliwe dla organizmu przyjmowanie obcych genów byłoby szkodliwe dla organizmu.

DNA a zegar biologiczny

W nowym badaniu naukowcy zidentyfikowali maszynerię pobierającą DNA w sinicy Synechococcus elongatus i odkryli, że wewnętrzne zegary okołodobowe w ich komórkach zapobiegają pobieraniu DNA wcześnie w ciągu dnia i wzmacniają proces wczesną nocą. Przewidywali, że ekspresja niektórych genów o zmroku i indukowanych przez ciemność za pośrednictwem zegara ma kluczowe znaczenie dla pobierania DNA ze środowiska. Odkryli, że kiedy pojawia się ciemność, gdy wewnętrzny zegar komórek informuje ich o zmroku, pobieranie DNA i inkorporacja dramatycznie rosną. W przeciwieństwie do tego, ciemność w momentach, które nie pasują do wewnętrznego zegara, nie zapewnia pobudzenia i włączenia DNA.

Co do tego, dlaczego wczesne pobieranie DNA jest zniechęcane, a późne zwiększane, naukowcy nie są do końca pewni. Testują hipotezy, takie jak czy pomocne może być unikanie potencjalnie niebezpiecznego DNA, gdy wirusy są bardziej rozpowszechnione, co w niektórych środowiskach ma miejsce w ciągu dnia.

Masz niską odporność? Winny może być zegar biologiczny

Poprzez badania na myszach naukowcy z Douglas Mental Health University Institute i Université de Montréal w Kanadzie odkryli, że komórki odpornościowe CD8 T, które organizm wykorzystuje do zwalczania infekcji i nowotworów działają z różną wydajnością w różnych porach dnia.

Naukowcy pracowali na dwóch grupach myszy. Pierwsza grupa została zmodyfikowana genetycznie poprzez wyłączenie określonych genów regulujących rytmy okołodobowe. W drugiej grupie geny pozostały naturalnie aktywne. Zespół podał gryzoniom z obu tych grup szczepionkę w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej.

„Po podaniu myszom szczepionki zaobserwowaliśmy, że siła odpowiedzi komórek T CD8 zmieniała się w zależności od pory dnia” – poinformował jeden z autorów badania, prof. Nicolas Cermakian. – „I odwrotnie, u myszy, których limfocyty T CD8 miały niedobór genu związanego z zegarem biologicznym, rytm dobowy został zachwiany, a odpowiedź na szczepionkę osłabiła się w ciągu dnia”, kontynował badacz.

Wcześniejsze badania wskazywały już, że pora dnia może wpływać na proliferację komórek odpornościowych, w tym komórek T. Pozostało jednak niejasne, czy wynikało to z zakłóceń rytmu dobowego, czy nie.

Zagadnienie wciąż pozostaje tajemnicą

Dzięki pracy zarówno z genetycznie zmodyfikowanymi myszami, jak i zwykłymi naukowcom udało się ustalić, że zegar biologiczny odgrywa ważną rolę w modulowaniu skuteczności odpowiedzi immunologicznych. Jednak to, dlaczego tak się dzieje, pozostaje tajemnicą.

„Nasze badanie pokazuje, że komórki T są bardziej podatne na aktywację w określonych porach dnia. Zidentyfikowanie mechanizmów, za pomocą których zegar biologiczny moduluje odpowiedź komórek T, pomoże nam lepiej zrozumieć procesy regulujące optymalne odpowiedzi komórek T” – poinformowała współautor badania prof. Nathalie Labrecque. Dodała też: „Ta wiedza przyczyni się do poprawy szczepień i przeciwnowotworowych terapii immunologicznych”.

To badanie i następne, które muszą zostać przeprowadzone będą mogły pozwolić naukowcom opracować podejście do szczepień, w którym zostanie uwzględniona pora dnia w celu zmaksymalizowania siły działania szczepionki.

Opracowała i tłumaczyła:
Źródło: EurekAlert/Medical News Today/Zdrowie Wprost

Czytaj także

 0