چرخه ی سیرکادین روزانه ممکن است توانایی ما در مبارزه با بیماری را تحت تأثیر قرار دهد

12ژانویه 2021- تجزیه و تحلیل یک مجموعه از داده های جامع در مورد سلولهای اساسی سیستم ایمنی پستانداران، نشان می دهد که توانایی ما در مبارزه با بیماری ممکن است تحت تاثیر چرخه ی سیرکادین روزانه بیش از آنچه تصور می شود، قرار داشته باشد.

سوء عملکرد ریتم شبانه روزی، فرایندی که بدن ما را با چرخه های شب و روز هماهنگ می کند، به طور فزاینده ای با دیابت، سرطان، آلزایمر و بسیاری از بیماری ها در ارتباط است. تحقیقی که امروز در Genome Research  منتشر گردید، نشان می دهد که فعالیت ماکروفاژها- سلولهای درون بدن ما که مهاجمانی مانند باکتریها را جستجو و از بین می برند - ممکن است دچار تغییرات روزانه در پاسخ به عوامل بیماری زا و استرس گردد که این تغییرات تحت تاثیر چرخه ی سیرکادین بر "متابولیسم" ایجاد می شود.

در این مطالعه دکتر Jennifer Hurley، از موسسه ی پلی تکنیک Rensselaer و نویسنده ارشد این مطالعه ، و تیم وی نحوه ی تغییر سطح RNA و پروتئین ها در ماکروفاژها را در طی دو روز بررسی کردند. دکتر Hurley، گفت: ما نشان دادیم كه تایمینگ سیرکادین غیر قابل باوری در رفتار ماکروفاژها وجود دارد، اما ساعت درونی بدن(ریتم شبانه روزی) به روشهای غیرمنتظره ای تایمینگ ماکروفاژها را تنظیم می کند.

سیستم شبانه روزی از مجموعه ای از پروتئین های مرکزی ساعت تشکیل شده است که با ایجاد نوسانات روزانه در سطح آنزیم ها و هورمون ها و در نهایت تأثیر بر پارامترهای فیزیولوژیکی مانند درجه حرارت بدن و پاسخ ایمنی، چرخه ی روز / شب را پیش بینی می کنند. این ساعت مولکولی از طریق یک چرخه ی خودتنظیم تولید و نابودی پروتئین، زمان را مشخص می کند. پروتئین های عنصر "مثبت" ساعت باعث تولید پروتئین های عنصر "منفی" می شوند، که به نوبه خود مانع از تولید پروتئین های عنصر مثبت می شوند تا اینکه پروتئین های عنصر منفی از بین بروند، بنابراین یک چرخه بازخورد منفی ایجاد می کنند که هر 24 ساعت یک بار اتفاق می افتد.

پروتئین های عناصر مثبت همچنین نوسانات تعداد قابل توجهی از محصولات ژنی را که به RNA پیام رسان یا mRNA معروف هستند، تنظیم می کنند. دستورالعمل های ژنتیکی از DNA به mRNA رونویسی می شوند، که سپس به عنوان یک دستورالعمل برای ساخت و اسمبل نمودن پروتئین ها که عناصر سازنده عملکرد سلول هستند، استفاده می شود. مدت هاست فرض بر این است که می توان سطح هر مرحله ی بعدی را از مرحله ی قبل پیش بینی کرد. اگر چنین باشد،mRNA  نوسان کننده با سطوح نوسانی پروتئین های سلولی مطابقت دارد و بنابراین، اگر کسی بتواند mRNA را ردیابی کند، می تواند بفهمد که ساعت شبانه روزی چه پروتئین هایی را در سلول کنترل می کند.

با این حال، این تحقیقات نشان داد که این الگو ممکن است همیشه درست نباشد. تجزیه و تحلیل مجموعه داده های ماکروفاژها نشان داد که بین پروتئین ها وmRNA های کنترل شده توسط ساعت شبانه روزی اختلاف قابل توجهی وجود دارد. این داده ها با داده های تحقیق منتشر شده در Cell Systems در سال 2018 توسط آزمایشگاه Hurley، که نشان داده بود حدود 40٪ پروتئین های نوسانی در قارچ Neurospora crassa و مدل شبانه روزی، با هیچ mRNA نوسانی مرتبط نیستند، همخوانی دارد.

دکتر Hurley، گفت: اما مقیاس این تفاوت در ماکروفاژها واقعاً ما را متعجب کرد. هشتاد درصد پروتئین های نوسانی در ماکروفاژها، mRNA نوسانی ندارند. این بدان معناست که ما واقعاً از چگونگی عملکرد ساعت درونی بدن برای زمانبندی ایمنی اطلاع کافی نداریم.

تیم دکتر Hurley، با همکاری آزمایشگاه دکتر Annie Curtis، در کالج سلطنتی جراحان در ایرلند(RCSI) ، توانستند پیش بینی کنند و سپس نشان دهند که ساعت درونی بدن متابولیسم را تنظیم می کند تا زمان عملکردهای ایمنی کلیدی را در ماکروفاژها تنظیم کند. برای انجام این کار، محققان RCSI میتوکندری مولد انرژی ماکروفاژها را ردیابی کردند و ریتمی را که اندامک ها برای تولید انرژی از هم جدا شده و در یک مرحله استراحت دوباره متحد می شوند، نشان دادند. سپس آزمایشگاه دکتر Hurley، توانست نشان دهد که زمان فرآیندهای ایمنی کلیدی در ماکروفاژها با تغییر در تولید انرژی که در نتیجه ی تقسیم و متحد شدن میتوکندری حاصل می شود، کنترل می گردد.

دکتر Curtis، مدرس ارشدRCSI ، گفت: داده های ما به لزوم ردیابی ریتم ها در یک سطح کاملاً جدید اشاره دارد، این همچنین بدان معنا است که بدن ما بیش از آنچه فکر می کردیم توسط ساعت شبانه روزی ما تنظیم می شود. این زمان بندی شبانه روزی سیستم ایمنی بدن تأثیراتی بر سلامت انسان، درمان بیماری و اثر واکسن ها دارد.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20210112/Daily-circadian-cycles-may-impact-our-ability-to-fight-disease.aspx