Al die lewe op aarde het ontwikkel om 'n roterende planeet te hanteer wat die voorspelbare oorgang tussen dag en nag tot gevolg het. Die besonderhede verskil tussen plante, swamme, bakterieë en diere, maar die konsekwente kenmerk is 'n biologiese 'klok' wat die organisme in staat stel om die verandering te antisipeer en daarop voor te berei.
By diere is die sentrale horlosie wat nag en dag dop hou, in die brein waar dit lig vanaf die retina ontvang om gesinkroniseer te word met die lig of donker. Maar alle selle in die liggaam het hul eie horlosies. Aangesien hierdie biologiese horlosies 'n siklus van ongeveer 24 uur het, word hulle sirkadies genoem (“circa” wat “ongeveer” beteken, en dian, wat dag beteken, uit die Latynse “dies”).
Ons leef nou met goedkoop, helder, kunsmatige lig, verskuiwingswerk, slaap-ontbering en jet-lag - al die belangrikste uitdagings vir die ou sirkadiese beheermeganismes in ons liggame. Al hierdie sirkadiese en slaapuitdagings is geassosieer met siekte. Maar in ons nuutste studie, met behulp van muise, het ons ontdek dat infeksies op verskillende tye van die dag verskillende erns van die siekte veroorsaak.
Verbasend genoeg het ons gevind dat die klok wat in die immuunstelsel se selle tik, verantwoordelik was vir die verandering in reaksie op bakteriële infeksie. Spesifieke selle word makrofage genoem, wat groot selle is wat bakterieë verswelg en doodmaak.
Kry die nuutste per e-pos
'N Kunstenaar se indruk van 'n makrofage (blou) tuberkulosebakterie (rooi). Kateryna Kon / Shutterstock
Makrofage, hetsy in 'n skottel of met 'n muis, het op verskillende tye van die dag anders gereageer. En as u die klok in hierdie selle deaktiveer, het dit tot gevolg gehad dat supermakrofage vinniger beweeg het en meer bakterieë geëet het as die normale makrofage.
Ons het gevind dat muise met 'kloklose' muise beskerm het teen bakteriële infeksie met baie soorte bakterieë. 'N Nadere ondersoek na die makrofage het aan die lig gebring dat die selle anders gelyk het, met 'n groot verandering in die strukturele proteïene wat die selvorm behou en wat nodig is vir selbeweging en om bakterieë te eet. Die verandering in die interne argitektuur van die sel, of sitoskelet, het 'n fokuspunt van ons studies geword.
Ons het ontdek dat die makrofag-kringklok die komponente van die sitoskelet direk beheer. Ons het veranderinge gesien in die hoeveelheid blokke van sitoskeletale proteïene, en ook in die aktiwiteit van 'n meesterreguleerder van sitoskeletale verandering. Hierdie hoofreguleerder is 'n proteïen genaamd RhoA.
RhoA word deur bakteriële kontak geaktiveer en dryf die makrofag om bakterieë te beweeg en te verteer. Ons het gevind dat RhoA aktief was in die kloklose makrofage, selfs toe daar geen bakterieë teenwoordig was nie. Toe bakterieë met die normale makrofage kontak gemaak het, het RhoA aktief geword, maar daar was geen verdere verandering in die kloklose makrofage nie, aangesien die RhoA reeds aktief was. Dus is die makrofage sonder klok altyd aangeskakel en was dit in staat om vinniger op bakteriële aanvalle te reageer.
Om uit te vind hoe die klok die gedrag van makrofage verander, draai ons na die kernklokmeganisme. Dit bestaan uit 'n klein groep proteïene wat deur die tyd in oorvloed verander, sodat die selle die tyd kan vertel. Ons het gevind dat een van hierdie klokfaktore, genaamd BMAL1, die noodsaaklike skakel tussen die klok en die makrofaggedrag was.
skrywer met dien verstande
Verminder die afhanklikheid van antibiotika
Een van die belangrikste probleme waarmee die moderne wêreld te kampe het, is die groeiende weerstand van bakterieë teen antibiotika. Daar is al 30 jaar geen nuwe klasse antibiotika nie. Bakteriële weerstand teen antibiotika beteken dat ons onbehandelbare infeksies het en 'n toekoms in die gesig staar waar chirurgie riskanter sal word.
Dit is 'n hoë prioriteit om nuwe maniere te vind om die verdediging teen bakterieë te bevorder. Die ontdekking van 'n stroombaan wat die klok koppel aan bakteriële verdediging, maak 'n nuwe roete oop om ons vertroue in die beperkte reeks bestaande antibiotika te verminder. Dit kan moontlik wees om natuurlike verdediging teen bakteriële infeksie te verbeter deur die klok te rig.
Die werking van die dagklok kan verander word deur ligblootstelling, deur maaltye te verander, deur genetiese veranderlikheid in menslike bevolkings en deur nuwe medisyne wat hierdie stelsel kan reguleer. Een probleem om die klok met dwelms te teiken, is dat die impak op ander stelsels breed sal wees en die gevolge wat moeilik is om te voorspel. Maar korttermyn-ingryping om immuniteit teen infeksies te verhoog, kan voordele teen lae koste bied.
Net so kan die versterking van die sirkadiese ritme van mense met 'n hoë risiko, byvoorbeeld in hospitale, deur beligting en maaltye te beheer, die immuniteit verhoog en infeksies wat deur hospitale verkry word, voorkom.
Oor Die Skrywer
David Ray, professor in endokrinologie, Universiteit van Oxford en Gareth Kitchen, akademiese kliniese dosent en narkotiseur, Universiteit van Manchester
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
books_health
