Дослідження циркадних ритмів імунітету

Циркадні ритми – це циклічні коливання інтенсивності фізіологічних процесів із періодичністю близько 24 годин. Вони впливають на температуру тіла, серцевий ритм, концентрацію гормонів, обмін речовин і т. д. Враховуючи, що багато дерматологічних захворювань пов'язані з порушенням толерантності імунної системи або збоєм у певній її ланці, вчені провели клінічні дослідження, які описують взаємозв'язок. циркадних ритмів та сили відповіді імунної системи. Подібні дослідження дозволяють значно підвищити ефективність лікування хронічних дерматозів, алергозів та аутоімунних захворювань.

Читайте на  estet-portal.com про молекулярно -генетичні основи біологічних ритмів, дослідження про механізми впливу циркадних ритмів на імунну систему та організм в цілому.

• Молекулярний механізм циркадних ритмів
• Циркадні ритми імунної відповіді
• Дослідження циркадних ритмів імунітету: висновки

Молекулярний механізм циркадних ритмів

На сьогоднішній день існує чітке розуміння молекулярно-генетичного механізму «біологічного годинника». Основними генами, що регулюють циркадні ритми, є гени «period» (періодичний) та «timeless» (тимчасовий). Періодичний ген у своєму складі має  PER- протеїн, циклічні коливання якого регулюють біологічні ритми людини. Рівень PER-протеїну зростає в нічний час і знижується протягом дня, внаслідок деградації під дією зовнішніх факторів,

Регуляція циркадних ритмів відбувається за принципом зворотного зв'язку: коли білок PER синтезується достатньо, протеїн блокує активність власного періодичного гена, припиняючи синтез мРНК та PER-протеїну.

 

 

Цей білок синтезується в цитоплазмі клітини, однак накопичується він у клітинному ядрі. Ген «timeless» містить у своєму складі протеїн TIM, який утворює комплекс з білком тимчасового гена, захищаючи його від руйнування і забезпечуючи його доставку в клітинне ядро. При попаданні комплексу протеїнів PER і TIM в ядро, вони блокують фактори транскрипції і, тим самим, інгібують процеси транскрипції генів «period» та « timeless». Ген «double-time» кодує протеїн DBT, який впливає на деградацію  PER-протеїну, уповільнює його накопичення в клітинному ядрі, щоб цикл коливань рівня білка тривав 24 години . Протеїн DBT запобігає синтезу зайвої кількості білка періодичного гена в цитоплазмі клітини. Таким чином, протеїн DBT забезпечує стабільність добових ритмів.<

Читайте нас у Instagram!

Ще одним ключовим геном для регуляції циркадних ритмів є ген «cryptochrome», який кодує протеїн фоторецептора  CRY. Цей білок реагує на синє та ультрафіолетове світло, відправляючи сигнал про рівень освітлення та час добу в мозок. Також білок CRY регулює синтез протеїну тимчасового гена TIM: він сприяє його деградації до настання темного часу доби.

Читайте також: Клінічні дослідження ефективності інтервального голодування

Основний регулятор циркадних ритмів знаходиться у головному мозку. Всі сигнали надсилаються в  ефіфіз. Він отримує сигнали про рівень освітленості за допомогою зорових нервів від гангліозних клітин сітківки. Дані клітини містять фоточутливі криптохромні та меланопсинові рецептори.

Після отримання сигналів епіфіз виділяє гормони мелатонін та серотонін, які синхронізує циркадні ритми у всіх клітинах організму.

Мелатонін – гормон сну, який утворюється в темряві в нічний час доби, серотонін же синтезується днем ​​при яскравому світлі.

Циркадні ритми імунної відповіді

В оглядовій статті, представленій у виданні « Trends in Immunology», дослідники Біомедичного центру Університету Людвіга-Максимиліана в Мюнхені та Медичного факультету Женевського університету винесли на обговорення питання щодо особливостей механізмів добового контролю імунної відповіді

 організму.

У своїй роботі автори проаналізували низку досліджень та клінічних спостережень, в яких вивчався взаємозв'язок між циркадними ритмами та імунними реакціями.

За підсумком були отримані переконливі дані про те, що адаптивні імунні реакції, які обумовлені активністю високоспеціалізованих імунних клітин, контролюються циркадними ритмами.

На думку дослідників, подібні висновки мають бути уважно розглянуті не тільки в галузі дерматології, імунології та алергології, а й клінічною медициною в цілому, включаючи їхню безумовну важливість у широкому діапазоні клінічних ситуацій − від трансплантації до вакцинації .

Читайте також: Як нестача сну впливає на шкіру

Організм реагує на різні стимули, включаючи зміну світлового режиму та коливання гормонального фону, що дозволяє прогнозувати цикли ритмів сну, обміну речовин та цілого спектру фізіологічних процесів. Як у людини, так і у тварин рівень лейкоцитів у крові також обумовлений циркадними ритмами. Ці дані дозволяють без втручання впливати на імунну систему і організм загалом за допомогою регуляції циркадних ритмів.

Дослідження циркадних ритмів імунітету: висновки

Під час досліджень проводилося порівняння ритмів добової активності імунних клітин: у нормальних фізіологічних умовах, в умовах запалення та окремих захворювань.

Читайте також: Циркадні ритми шкіри: жити за графіком тепер модно

 

 

На основі проаналізованих даних автори сформулювали ряд висновків про зв'язок циркадних ритмів та імунної відповіді:

• Дослідження на тваринах показали, що рівень моноцитів у крові зростає протягом дня. Це дозволяє проводити ефективну корекцію захворювань, пов'язаних із патологічною активністю або дефектами в роботі моноцитів.
• Серед висновків дослідження зазначено, що здатність імунних клітин включатися в процеси протидії може залежати від CCR2 − білка хемокінів, який регулює каскад реакцій запальної відповіді організму. Протягом доби рівень  CCR2 досягає максимуму вранці, і, судячи з його впливу на імунні клітини, у низці досліджень було простежено зміна лейкоцитарної активності у цей проміжок часу. Раніше було вивчено роль даного білка у розвитку хронічних дерматозів, екземи, атопічного дерматиту та хронічної кропив'янки.
• Також доведено, що прояви алергічних симптомів відрізняються ритмічністю та залежать від циркадних ритмів. Вони посилюються в проміжку між опівночі та ранковим годинником (4-6 годин ранку). Таким чином, молекулярний «біологічний годинник» контролюють фізіологічну активність імунних клітин, а отже − та наслідки широкого спектру алергічних та аутоімунних захворювань.

Детальне вивченняциркадної регуляції вродженого та адаптивного імунітету є дієвим інструментом фундаментального розуміння фізіології взаємодії та послідовності імунних реакцій, які залежать від часу доби. Клінічне розуміння молекулярно-генетичних основ циркадних ритмів та їх впливу на роботу всіх систем організму призведе до можливостей для розробки нових спеціалізованих методів лікування та ефективної корекції терапії захворювань, пов'язаних як з порушеннями імунної системи, так і інших патологій.

Більш цікавих відео на нашому YouTube -каналі!