1 tydzień temu
Badania prowadzone przez naukowców z University of Auckland pokazały, w jaki sposób światło dzienne może zwiększyć zdolność układu odpornościowego do zwalczania infekcji. Naukowcy wykazali, iż jedne z najliczniejszych komórek odpornościowych w naszym organizmie posiadają zegar biologiczny, który informuje je o porze dnia, a to światło słoneczne reguluje ten zegar, optymalizując bakteriobójcze działania neutrofili.
Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Science Immunology” (DOI: 10.1126/sciimmunol.adn3080).
Rytmy dobowe
Reakcje organizmu na infekcje zależą od wielu czynników, ale wpływa na nie też rytm dobowy. Nieregularne wzorce snu i nieregularna ekspozycją na światło dzienne jest coraz powszechniejsza i została powiązana z osłabionym układem odpornościowym. We wcześniejszych badaniach wykazano, iż zaburzenie naszego rytmu dobowego, na przykład przez pracę zmianową, ma negatywny wpływ na naszą zdolność do zwalczania infekcji. Te obserwacje sugerują, iż utrzymanie odpowiedniego rytmu dobowego i związana z nim regularna ekspozycja na światło dzienne wspomaga zdrowy układ odpornościowy. Ale skąd układ odpornościowy wie, która godzina?
Rytmy dobowe są podstawową cechą wszelkiego życia na Ziemi. Uważa się, iż ewoluowały około 2,5 miliarda lat temu, umożliwiając organizmom przystosowanie się do wyzwań związanych z 24-godzinnym dniem. Na poziomie molekularnym te rytmy dobowe są zarządzane przez genetycznie zakodowany wieloskładnikowy zegar zwany zegarem biologicznym. Wiadomo, iż prawie wszystkie komórki mają elementy tego zegara. Jednak sposób, w jaki działa on w różnych typach komórek, jest bardzo słabo poznany.
W swoich pracach uczeni skupili się na najliczniejszych komórkach odpornościowych w naszym organizmie – neutrofilach. Komórki te gwałtownie przemieszczają się do miejsca zakażenia i zabijają atakujące bakterie. Są jednymi z pierwszych pojawiających się na miejscu. – Interesują nas te komórki, ponieważ specjalizują się w zabijaniu bakterii, reagują jako pierwsze na infekcję i są najliczniejszą komórką odpornościową w naszym ciele – przyznał na łamach „The Conversation” Chris Hall z University of Auckland.
W badaniach uczeni wykorzystali danio pręgowanego (Danio rerio), małą rybę słodkowodną, która ze względu na swoje cechy w wielu badaniach spełnia rolę organizmu modelowego. Do tego ryby te są łatwe w hodowli i można je hodować tak, aby miały przezroczyste ciała, co ułatwia obserwację procesów biologicznych w czasie rzeczywistym.
Światło dzienne
– We wstępnych badaniach zaobserwowaliśmy, iż odpowiedzi immunologiczne osiągały szczyt rano, podczas wczesnej fazy aktywności ryby. Uważamy, iż jest to reakcja ewolucyjna, bo w ciągu dnia gospodarz jest bardziej aktywny, a więc bardziej narażony na infekcje bakteryjne – wyjaśnił Hall. Jednak naukowcy chcieli dowiedzieć się, w jaki sposób odpowiedź immunologiczna jest synchronizowana ze światłem dziennym.
Większość naszych komórek ma zegar biologiczny, który informuje je, jaka jest pora dnia w świecie zewnętrznym, aby regulować aktywność organizmu. Światło ma największy wpływ na zegary biologiczne, reguluje je i może je resetować. Neutrofile także mają zegar biologiczny. Obserwując zainfekowanego danio pręgowanego badacze dostrzegli, iż neutrofile najwydajniej eliminowały patogeny w ciągu dnia niż w nocy.
Naukowcy poprzez edycję genetyczną pozbawili neutrofile części składników ich zegarów biologicznych. Doprowadziło to do odkrycia, iż te ważne komórki odpornościowe posiadają wewnętrzny zegar regulowany światłem. Zwiększa to ich zdolność do zabijania bakterii.
– Biorąc pod uwagę, iż neutrofile są pierwszymi komórkami odpornościowymi, które są rekrutowane do miejsc zapalenia, nasze odkrycie ma bardzo szerokie implikacje w wielu chorobach zapalnych. Otwiera drogę do opracowania leków, które będą ukierunkowane na zegar biologiczny neutrofili, aby zwiększyć ich zdolność do zwalczania infekcji – powiedział Hall.
Naukowcy koncentrują się teraz na ustaleniu, jak światło jest wykrywane przez neutrofile i czy ludzkie neutrofile również polegają na tym wewnętrznym mechanizmie czasowym, aby regulować swoją aktywność przeciwbakteryjną.
Źródło: University of Auckland, „The Conversation”, fot. Freerangestock/ CC0/ JJ Skys the Limit
