تطورت الحياة على الأرض للتكيف مع كوكب دوار ينتج عنه انتقال متوقع بين النهار والليل. تختلف التفاصيل بين النباتات والفطريات والبكتيريا والحيوانات ، ولكن الميزة الثابتة هي "ساعة" بيولوجية تسمح للكائن الحي باستباق التغيير والاستعداد له.
في الحيوانات ، توجد الساعة المركزية التي تتبع الليل والنهار في المخ حيث يتلقى الضوء من شبكية العين للحفاظ على التزامن مع الضوء أو الظلام. لكن كل الخلايا في الجسم لها ساعاتها الخاصة. نظرًا لأن هذه الساعات البيولوجية لها دورة تقارب 24 ساعة ، فإنها تسمى الساعة البيولوجية ("circa" التي تعني "about" وديان ، أي اليوم ، من "وفاة" اللاتينية).
نحن نعيش الآن مع ضوء ساطع ومصطنع ، وأعمال التحول ، والحرمان من النوم والتخلف عن الركب - جميع التحديات الرئيسية لآليات التحكم اليومية القديمة في أجسامنا. كل هذه التحديات الإيقاعية والنوم المرتبطة المرض. ولكن في منطقتنا الدراسة الاخيرة، باستخدام الفئران ، اكتشفنا أن العدوى في أوقات مختلفة من اليوم تسبب شدة مختلفة من المرض.
والمثير للدهشة أننا وجدنا أن عقارب الساعة الموقوتة في خلايا الجهاز المناعي هي المسؤولة عن التغيير في الاستجابة للعدوى البكتيرية. على وجه الخصوص ، الخلايا المتخصصة تسمى البلاعم ، وهي خلايا كبيرة تبتلع البكتيريا وتقتلها.
احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني
انطباع فنان عن بلاعم (أزرق) يبتلع بكتيريا السل (الأحمر). كاترينا كون / شترستوك
استجاب البلاعم ، سواء كان ينمو في طبق أو في فأرة ، بشكل مختلف في أوقات مختلفة من اليوم. وتعطيل الساعة في هذه الخلايا أدى إلى البلاعم الفائقة ، التي تحركت بشكل أسرع وأكلت المزيد من البكتيريا من البلاعم العادية.
وجدنا أن الضامة "اللاساعة" تحمي الفئران من العدوى البكتيرية مع أنواع عديدة من البكتيريا. كشفت نظرة فاحصة على البلاعم أن الخلايا بدت مختلفة ، مع حدوث تغيير كبير في البروتينات الهيكلية التي تحافظ على شكل الخلية وهي ضرورية لحركة الخلية ولتناول البكتيريا. أصبح التغيير في البنية الداخلية للخلية ، أو الهيكل الخلوي ، محوراً لدراساتنا.
اكتشفنا أن ساعة البلاعم الساعة تتحكم بشكل مباشر في مكونات الهيكل الخلوي. رأينا تغييرات في كمية اللبنات الأساسية للبروتين الخلوي ، وكذلك في نشاط منظم رئيسي للتغيير الخلوي الخلوي. هذا المنظم الرئيسي هو بروتين يسمى RhoA.
يتم تنشيط RhoA عن طريق الاتصال البكتيري ويدفع البلاعم لتحريك واستهلاك البكتيريا. وجدنا أن RhoA كان نشطًا في البلاعم التي لا تعمل على مدار الساعة حتى عندما لا توجد بكتيريا. عندما اتصلت البكتيريا بالبلاعم الطبيعية أصبحت RhoA نشطة ، ولكن لم يكن هناك أي تغيير إضافي في البلاعم اللاساعة ، حيث أن RhoA كانت نشطة بالفعل. لذلك كانت البلاعم التي لا تعمل على مدار الساعة تعمل دائمًا ، وتكون قادرة على الاستجابة للهجوم البكتيري بسرعة أكبر.
لمعرفة كيف تعمل الساعة على تغيير سلوك البلاعم ، انتقلنا إلى آلية الساعة الأساسية. يشتمل هذا على مجموعة صغيرة من البروتينات التي تتغير بكثرة عبر الزمن ، مما يسمح للخلايا بتحديد الوقت. لقد وجدنا أن أحد عوامل الساعة هذه ، يسمى BMAL1 ، هو الرابط الأساسي بين الساعة وسلوك البلاعم.
مؤلف المنصوص
تقليل الاعتماد على المضادات الحيوية
واحدة من القضايا الرئيسية التي تواجه العالم الحديث هو المقاومة المتزايدة للبكتيريا للمضادات الحيوية. لم تكن هناك فئات جديدة من المضادات الحيوية منذ 30 عامًا. المقاومة البكتيرية للمضادات الحيوية تعني أن لدينا عدوى غير قابلة للعلاج ونواجه مستقبلاً حيث ستصبح الجراحة أكثر خطورة.
يمثل إيجاد طرق جديدة لتعزيز الدفاع ضد البكتيريا أولوية قصوى. إن اكتشاف دائرة تربط الساعة بالدفاع البكتيري يفتح طريقًا جديدًا لتقليل اعتمادنا على مجموعة محدودة من المضادات الحيوية الموجودة. قد يكون من الممكن تعزيز الدفاعات الطبيعية للعدوى البكتيرية من خلال استهداف الساعة.
يمكن تغيير تشغيل الساعة اليومية عن طريق التعرض للضوء ، عن طريق تغيير أوقات الوجبات ، والتقلب الجيني بين البشر والعقاقير الجديدة القادرة على تنظيم هذا النظام. تتمثل إحدى المشكلات في استهداف عقارب الساعة في العقاقير في أن التأثير على الأنظمة الأخرى سيكون واسع النطاق والعواقب يصعب التنبؤ بها. لكن التدخل قصير الأجل لتعزيز مناعة العدوى قد يقدم فوائد بتكلفة منخفضة.
وبالمثل ، فإن تعزيز إيقاع الساعة البيولوجية للأشخاص المعرضين لمخاطر عالية ، في المستشفيات على سبيل المثال ، من خلال التحكم في أوقات الإضاءة والوجبات ، قد يعزز المناعة ويمنع الإصابات المكتسبة من المستشفيات.
نبذة عن الكاتب
ديفيد راي ، أستاذ الغدد الصماء ، جامعة أكسفورد وجاريث كيتشن ، محاضر إكلينيكي وأخصائي تخدير ، جامعة مانشستر
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
books_health
