ทุกชีวิตบนโลกมีการพัฒนาเพื่อรับมือกับดาวเคราะห์หมุนรอบซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ได้ระหว่างกลางวันและกลางคืน รายละเอียดแตกต่างกันระหว่างพืชเชื้อราแบคทีเรียและสัตว์ แต่คุณสมบัติที่สอดคล้องกันคือ "นาฬิกา" ทางชีวภาพที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงและเตรียมพร้อมสำหรับมัน
ในสัตว์นาฬิกากลางที่ติดตามกลางคืนและกลางวันอยู่ในสมองที่รับแสงจากเรตินาเพื่อปรับให้สอดคล้องกับแสงหรือความมืด แต่เซลล์ทั้งหมดในร่างกายมีนาฬิกาของตัวเอง เนื่องจากนาฬิกาชีวภาพเหล่านี้มีวัฏจักรที่ใกล้เคียงกับ 24 ชั่วโมงจึงถูกเรียกว่า circadian ("circa" หมายถึง "เกี่ยวกับ" และ dian หมายถึงวันจากละติน "ตาย")
ตอนนี้เราอยู่กับราคาถูกสว่างแสงประดิษฐ์งานกะการอดนอนและเจ็ทล้า - ความท้าทายที่สำคัญทั้งหมดต่อกลไกการควบคุม circadian โบราณในร่างกายของเรา ความท้าทายเกี่ยวกับ circadian และ sleep ทั้งหมดเหล่านี้คือ เกี่ยวข้องกับโรค. แต่ในของเรา การศึกษาล่าสุดจากการใช้หนูเราพบว่าการติดเชื้อในแต่ละช่วงเวลาของวันทำให้เกิดความรุนแรงของโรคต่างกัน
น่าแปลกที่เราพบว่าการตอกบัตรในเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันมีหน้าที่ในการเปลี่ยนแปลงการตอบสนองต่อการติดเชื้อแบคทีเรีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์พิเศษที่เรียกว่าแมคโครฟาจซึ่งเป็นเซลล์ขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบและฆ่าเชื้อแบคทีเรีย
รับล่าสุดทางอีเมล
ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อแบคทีเรียขนาดมหึมา (สีน้ำเงิน) ที่กลืนกินวัณโรค (สีแดง) Kateryna Kon / Shutterstock
แมคโครฟาจไม่ว่าจะโตในจานหรือเมาส์ตอบสนองต่างกันในแต่ละช่วงเวลาของวัน และการปิดใช้งานนาฬิกาในเซลล์เหล่านี้ส่งผลให้เกิดซูเปอร์แมคโครฟาจสูงซึ่งเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าและกินแบคทีเรียมากกว่าแมคโครฟาจทั่วไป
เราพบว่าหนูตัวใหญ่“ ไม่มีนาฬิกา” ปกป้องหนูจากการติดเชื้อแบคทีเรียที่มีแบคทีเรียหลายชนิด ภาพรวมของแมคโครฟาจที่ใกล้ชิดเผยให้เห็นว่าเซลล์มีลักษณะแตกต่างกันไปโดยมีการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในโปรตีนโครงสร้างที่รักษารูปร่างของเซลล์และจำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวของเซลล์และสำหรับการกินแบคทีเรีย การเปลี่ยนแปลงในสถาปัตยกรรมภายในของเซลล์หรือโครงร่างโครงกระดูกกลายเป็นจุดสนใจของการศึกษาของเรา
เราค้นพบว่านาฬิกาแมคโครฟาจ circadian ควบคุมองค์ประกอบของโครงกระดูกโดยตรง เราเห็นการเปลี่ยนแปลงในจำนวนหน่วยการสร้างโปรตีนในเซลล์และในกิจกรรมของผู้ควบคุมหลักของการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ ผู้ควบคุมหลักนี้คือโปรตีนที่เรียกว่า RhoA
RhoA ถูกเปิดใช้งานโดยการสัมผัสจากแบคทีเรียและขับ macrophage เพื่อเคลื่อนย้ายและบริโภคแบคทีเรีย เราพบว่า RhoA ทำงานอยู่ในแมคโครฟาจที่ไม่มีนาฬิกาแม้ว่าจะไม่มีแบคทีเรียก็ตาม เมื่อแบคทีเรียติดต่อกับแมคโครฟาจปกติแล้ว RhoA นั้นเริ่มทำงาน แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในแมคโครฟาจแบบไม่มีนาฬิกามากนักเนื่องจาก RhoA นั้นมีการใช้งานอยู่แล้ว ดังนั้นแมโครฟาจแบบไม่มีเข็มนาฬิกาจึงเปิดอยู่เสมอและสามารถตอบสนองต่อการโจมตีของแบคทีเรียได้รวดเร็วยิ่งขึ้น
เพื่อหาวิธีที่นาฬิกากำลังเปลี่ยนพฤติกรรมของแมคโครฟาจเราจึงหันไปใช้กลไกนาฬิกาแกน ประกอบด้วยโปรตีนกลุ่มเล็ก ๆ ที่เปลี่ยนแปลงมากมายตลอดเวลาดังนั้นปล่อยให้เซลล์บอกเวลา เราพบว่าปัจจัยนาฬิกาอย่างใดอย่างหนึ่งเหล่านี้เรียกว่า BMAL1 คือการเชื่อมโยงที่สำคัญระหว่างนาฬิกาและพฤติกรรมแมคโครฟาจ
ผู้เขียนให้ไว้
ลดการพึ่งพายาปฏิชีวนะ
หนึ่งในประเด็นสำคัญที่โลกสมัยใหม่เผชิญคือความต้านทานที่เพิ่มขึ้นของแบคทีเรียต่อยาปฏิชีวนะ ไม่มียาปฏิชีวนะชนิดใหม่สำหรับ 30 ปี การต่อต้านแบคทีเรียต่อยาปฏิชีวนะหมายความว่าเรามีการติดเชื้อที่ไม่สามารถรักษาได้และเผชิญกับอนาคตที่การผ่าตัดจะมีความเสี่ยง
การหาวิธีใหม่ในการเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันแบคทีเรียเป็นสิ่งที่มีความสำคัญสูง การค้นพบวงจรที่เชื่อมโยงนาฬิกากับการป้องกันแบคทีเรียเปิดเส้นทางใหม่เพื่อลดการพึ่งพายาปฏิชีวนะที่มีอยู่ในระยะที่ จำกัด อาจเป็นไปได้ที่จะเพิ่มการป้องกันตามธรรมชาติต่อการติดเชื้อแบคทีเรียโดยการตั้งเป้าหมายที่นาฬิกา
การทำงานของนาฬิกา circadian สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปิดรับแสงโดยการเปลี่ยนเวลาอาหารโดยความแปรปรวนทางพันธุกรรมภายในประชากรมนุษย์และโดยยาใหม่ที่สามารถควบคุมระบบนี้ ปัญหาหนึ่งของการกำหนดเป้าหมายนาฬิกาด้วยยาคือผลกระทบต่อระบบอื่นจะกว้างและผลที่ตามมาก็ยากที่จะทำนาย แต่การแทรกแซงระยะสั้นเพื่อเพิ่มภูมิต้านทานต่อการติดเชื้ออาจให้ประโยชน์ในราคาต่ำ
ในทำนองเดียวกันการเสริมจังหวะให้กับคนที่มีความเสี่ยงสูงในโรงพยาบาลเช่นการควบคุมแสงและเวลาอาหารอาจช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันและป้องกันการติดเชื้อที่ได้มาจากโรงพยาบาล
เกี่ยวกับผู้เขียน
David Ray ศาสตราจารย์ด้านต่อมไร้ท่อ University of Oxford และครัวกาเร็ ธ , อาจารย์คลินิกและนักวิชาการด้านวิสัญญีแพทย์, มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
books_health
