Aaron Amat / Shutterstock

Dünyadaki tüm yaşam, gece ve gündüz arasında öngörülebilir bir geçişle sonuçlanan dönen bir gezegenle başa çıkmak için gelişti. Ayrıntılar bitkiler, mantarlar, bakteriler ve hayvanlar arasında farklılık gösterir, ancak tutarlı özellik organizmanın değişikliği öngörmesini ve buna hazırlanmasını sağlayan biyolojik bir “saat” tir.

Hayvanlarda, gece ve gündüzün kaydını tutan merkezi saat, aydınlık veya karanlıkla senkronize kalması için retinadan ışık aldığı beyinde bulunur. Ancak vücuttaki tüm hücrelerin kendi saatleri vardır. Bu biyolojik saatler 24 saate yakın bir döngüye sahip oldukları için sirkadiyen ("yaklaşık" anlamına gelen "circa" ve Latince "ölür" den gün anlamına gelen dian).

Şimdi ucuz, parlak, yapay ışık, vardiyalı çalışma, uyku yoksunluğu ve jet-lag ile yaşıyoruz - vücutlarımızdaki eski sirkadiyen kontrol mekanizmaları için tüm büyük zorluklar. Tüm bu sirkadiyen ve uyku zorlukları hastalık ile ilişkili. Ama bizim son çalışma, fareleri kullanarak, günün farklı zamanlarındaki enfeksiyonların farklı hastalık şiddetine neden olduğunu keşfettik.

Şaşırtıcı bir şekilde, bağışıklık sisteminin hücrelerindeki saatin tıkanmasının, bakteriyel enfeksiyona yanıttaki değişiklikten sorumlu olduğunu bulduk. Özellikle, bakterileri saran ve öldüren büyük hücreler olan makrofaj adı verilen özel hücreler.

Bir sanatçının tüberküloz bakterilerini (kırmızı) saran bir makrofaj (mavi) izlenimi. Kateryna Kon / Shutterstock

Bir tabakta veya bir farede büyüyen makrofajlar günün farklı saatlerinde farklı tepki verdi. Ve bu hücrelerdeki saati devre dışı bırakmak, süper makrofajlarla sonuçlandı, bu da normal makrofajlardan daha hızlı hareket etti ve daha fazla bakteri yedi.

“Saatsiz” makrofajların fareleri birçok bakteri türü ile bakteriyel enfeksiyondan koruduğunu bulduk. Makrofajlara daha yakından bakıldığında, hücre şeklini koruyan ve hücre hareketi ve bakteri yemek için gerekli olan yapısal proteinlerde büyük bir değişiklikle hücrelerin farklı göründüğü ortaya çıktı. Hücrenin iç mimarisindeki veya hücre iskeletindeki değişim çalışmalarımızın odak noktası oldu.

Makrofaj sirkadiyen saatinin hücre iskeletinin bileşenlerini doğrudan kontrol ettiğini keşfettik. Sitoskeletal protein yapı bloklarının miktarında ve ayrıca sitoskeletal değişikliğin ana düzenleyicisinin aktivitesinde değişiklikler gördük. Bu ana regülatör RhoA adı verilen bir proteindir.

RhoA bakteriyel temasla aktive edilir ve makrofajı bakteri taşımak ve tüketmek için harekete geçirir. Bakteri olmasa bile RhoA'nın saatsiz makrofajlarda aktif olduğunu bulduk. Bakteriler normal makrofajlarla temas ettiğinde RhoA aktif hale geldi, ancak RhoA zaten aktif olduğu için saatsiz makrofajlarda başka bir değişiklik olmadı. Böylece saatsiz makrofajlar her zaman açıktı ve böylece bakteriyel saldırıya daha hızlı tepki verebiliyordu.

Saatin makrofajların davranışını nasıl değiştirdiğini öğrenmek için çekirdek saat mekanizmasına döndük. Bu, zaman içinde bol miktarda değişen, böylece hücrelerin zamanı anlatmasına izin veren küçük bir protein grubunu içerir. BMAL1 adı verilen bu saat faktörlerinden birinin, saat ile makrofaj davranışı arasındaki temel bağlantı olduğunu bulduk.

Yazar sağlanan

Antibiyotiklere olan güvenin azaltılması

Modern dünyanın karşılaştığı en önemli sorunlardan biri bakterilerin antibiyotiklere karşı artan direncidir. 30 yıldır yeni bir antibiyotik sınıfı yok. Antibiyotiklere karşı bakteri direnci, tedavi edilemeyen enfeksiyonlarımız olduğu ve ameliyatın daha riskli olacağı bir gelecekle karşı karşıya olduğumuz anlamına gelir.

Bakterilere karşı savunmayı geliştirmenin yeni yollarını bulmak yüksek bir önceliktir. Saati bakteriyel savunmaya bağlayan bir devrenin bulunması, mevcut antibiyotiklerin sınırlı aralığına olan güvenimizi azaltmak için yeni bir yol açar. Saati hedefleyerek bakteriyel enfeksiyona karşı doğal savunmaları arttırmak mümkün olabilir.

Sirkadiyen saatin çalışması, ışığa maruz kalma, yemek sürelerini değiştirerek, insan popülasyonlarındaki genetik değişkenlik ve bu sistemi düzenleyebilen yeni ilaçlar ile değiştirilebilir. Saati ilaçlarla hedeflemedeki bir sorun, diğer sistemler üzerindeki etkinin geniş olacağı ve sonuçlarının tahmin edilmesi zor olacağıdır. Ancak enfeksiyona karşı bağışıklığı artırmak için kısa süreli müdahale düşük maliyetle fayda sağlayabilir.

Benzer şekilde, örneğin, hastanelerde, aydınlatma ve yemek zamanlarını kontrol ederek yüksek riskli insanların sirkadiyen ritmini güçlendirmek bağışıklığı artırabilir ve hastane kaynaklı enfeksiyonları önleyebilir.

Yazar hakkında

Endokrinoloji Profesörü David Ray, Oxford Üniversitesi Gareth Kitchen, Akademik Klinik Öğretim Görevlisi ve Anestezist, Manchester Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

books_health