Время суток влияет на нашу восприимчивость к инфекции — к такому выводу пришли учёные Кембриджского университета (University of Cambridge). Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, могут объяснить, почему у людей, которые работают посменно, чаще бывают проблемы со здоровьем.
Когда вирус попадает в организм, он «взламывает» наши клетки и использует их механизмы, чтобы размножиться и распространиться по всему телу. Однако имеющиеся в его распоряжении ресурсы изменяются в течение дня в соответствии с нашими циркадными ритмами — суточными колебаниями биологических процессов. Циркадные ритмы влияют на самые разные проявления физиологии — от температуры тела и работы иммунной системы до режима сна и выработки гормонов. Эти циклы контролируют несколько генов, среди них — Bmal1 и Clock.
Чтобы узнать, влияют ли циркадные ритмы на восприимчивость к инфекции и скорость её распространения, исследователи заразили мышей дикого типа вирусом герпеса и несколько раз в день отслеживали распространение инфекции. Грызуны жили в контролируемой среде и были приучены к двенадцатичасовому циклу дня и ночи. Учёные обнаружили, что в организме животных, которых инфицировали в начале дня — в это время мыши обычно спят, — вирус размножался в десять раз быстрее, чем у тех, кого заразили десять часов спустя, во время фазы бодрствования. Когда учёные повторили эксперимент на грызунах, у которых была подавлена экспрессия Bmal1, оказалось, что вирус активно размножается независимо от момента инфицирования.
«Время, когда произошло заражение, может существенно влиять на то, насколько мы подвержены болезни или, по крайней мере, на размножение вируса, — говорит ведущий автор исследования, профессор Акилеш Редди (Akhilesh Reddy). — Значит, инфицирование не в то время дня может вызвать гораздо более тяжёлую острую инфекцию. Это согласуется с результатами предыдущих исследований, которые показали, что время введения вакцины может сказываться на её эффективности».
Кроме того, исследователи обнаружили похожие суточные колебания во время опытов на клеточных культурах, на которые не влияла иммунная система. Нарушение клеточных циркадных ритмов увеличивало скорость распространения герпеса и гриппа типа А. «У каждой клетки организма есть биологические часы, — объясняет Рейчел Эдгар (Rachel Edgar), один из авторов научной работы. — С их помощью они следят за временем и предугадывают суточные изменения окружения. Результаты нашего исследования позволяют предположить, что клеточные часы определяют, насколько успешно размножается вирус. Когда мы нарушили работу биологических часов в культурах клеток и в организме лабораторной мыши, мы обнаружили, что время заражения больше не имело значения — скорость распространения инфекции всегда была высокой. Это означает, что сменные рабочие, которые по ночам иногда трудятся, а иногда отдыхают, будут более уязвимы для вирусных заболеваний, поскольку их биологические часы нарушены. Если так, они могут быть главными кандидатами на получение ежегодных вакцин от гриппа».
Активность гена Bmal1 меняется не только в течение суток, но и от сезона к сезону. Она снижается в зимние месяцы и возрастает летом. Исследователи предполагают, что этим можно объяснить, почему эпидемии многих болезней, в том числе, гриппа, обычно начинаются зимой. В ходе опытов на клеточных культурах исследователи также продемонстрировали, что вирус герпеса манипулирует молекулярным «часовым механизмом», который контролирует наши циркадные ритмы. Это не первый случай, когда патоген обманывает наши биологические часы: к примеру, малярийный паразит синхронизирует свой репликативный цикл с циркадными ритмами хозяина, что позволяет ему успешно распространяться в организме.
«Если наши биологические часы играют важную роль в защите организма от патогенов, их молекулярные механизмы могут представлять собой новую, универсальную лекарственную мишень, которая поможет бороться с инфекциями», — говорит Редди.
