То, что наше пищеварение, выработка гормонов, термогенез (производство тепла) подчинены встроенным в нас часам — уже не секрет. В такт суточным (циркадным) биоритмам человеческого организма колеблются показатели сахара в крови и липидов, а также активность бактерий, обитающих внутри тела и на нем. Исследования последних лет показывают, что даже иммунная система, которая должна обеспечивать нам круглосуточную защиту, работает в соответствии с циркадными ритмами. MedAboutMe выяснял, когда мы наиболее уязвимы, а когда наше тело имеет максимальную иммунную защиту от внешних воздействий.
Циркадные ритмы: что это такое?
Собственно, циркадные ритмы — это циклические ежесуточные изменения биологических процессов, протекающих в теле человека. Самый яркий пример циркадного (суточного) ритма у представителей нашего вида — это цикл сон-бодрствование. Эти встроенные в нас часы кодируются специальными генами и регулируются циркадианным осциллятором — этот механизм, генерирующий биоритмы, по которым мы спим и бодрствуем, находится в гипоталамусе, и как он работает — до сих пор остается до конца не понятным.
Важно знать, что этот хитроумный осциллятор представляет собой набор белков, кодируемых часовыми генами (clock-genes proteins). Активность этих генов определяет выработку гормонов и запуск разных функций организма.
Циркадные ритмы могут различаться у разных людей. Например, деление на «сов» и «жаворонков» основано на разных хронотипах, то есть на особенностях суточной активности.
Инфекции и время суток
Американские ученые из Университета Макгилла в 2017 году объявили, что степень инфицирования жертвы зависит от того, в какое время суток она встретилась с патогенным организмом. В ходе своего исследования ученые наблюдали за распространением паразитарных инфекций, в частности, лейшманиоза. Возбудителем этого заболевания являются простейшие — лейшмании, которые распространяются среди людей при помощи зараженных москитов.
В ходе экспериментов на мышах обнаружилось, что иммунная реакция организма различается в зависимости от того, в какое время суток произошло заражение. Интересный момент: лейшманиям выгодна сильная иммунная реакция организма, потому что паразит использует для размножения именно клетки иммунной системы — макрофаги и нейтрофилы, привлеченные к месту проникновения инфекции. Неудивительно, что максимального эффекта лейшманиям удавалось добиться при заражении жертвы вечером, когда иммунная система наиболее активна.
И обратные результаты были полученные при заражении мышей круглым паразитическим червем власоглавом. В отличие от лейшманий, власоглав не претендует на иммунные клетки — повышенная реакция иммунной системы для него опасна. Так что когда животные заражались утром, они погибали значительно быстрее, чем при проникновении гельминта в организм вечером.
Воспаление по часам
В августе 2018 года ирландские ученые в своей публикации заявили, что воспалительные процессы в нашем теле тоже подчинены биологическим ритмам. Главными иммунными клетками нашего тела являются макрофаги — именно они активируют воспаление при повреждениях тела или болезни. Оказывается, они тоже подчиняются суточным биоритмам, а значит, определяют возможности лечения самых разных болезней.
Полностью механизм пока не ясен, но уже известно, что белок BMAL1, являющийся компонентом циркадных часов тела, регулирует уровень белка Nrf2, участвующего в работе антиоксидантной системы клетки. А Nrf2, в свою очередь, регулирует производство интерлейкина 1-бета, который как раз и вырабатывается макрофагами.
В частности, этот факт удалось продемонстрировать на примере астмы и рассеянного склероза. Ученые планируют изучить суточные ритмы макрофагов при артрите и сердечно-сосудистых заболеваниях.
Ученые не первый год говорят о связи между работой иммунной системы и атеросклерозом. Доказано, что в составе атеросклеротических бляшек — не только холестерин и другие липиды. В них можно найти макрофагов, нейтрофилов и другие иммунные клетки. Цель их — очистка окружающей среды от клеточного мусора, в том числе и от избытка липидов. Но при столкновении с некоторыми модификациями липопротеинов макрофаги, будучи не в состоянии их переварить, трансформируются и гибнут. Перед гибелью они успевают активировать воспалительный процесс, а после смерти включаются в состав растущей атеросклеротической бляшки.
И вот оказывается, что способность иммунных клеток защищать сосуды от формирования в их стенках бляшек зависит от белка хемокина CCR2, который подчиняется циркадным ритмам. По утрам у мышей он достигает максимума. Ученые считают, что по нему можно отслеживать поведение иммунных клеток при развивающемся атеросклерозе.
Аллергия: самое опасное и самое безопасное время
Раз иммунные клетки так зависимы от циркадных ритмов, значит и другие заболевания, связанные с активностью иммунной системы, должны иметь привязку ко времени суток. Оказалось, что аллергические реакции тоже развиваются в соответствии с циркадными ритмами. Острота приступов выше в промежуток между полночью и ранним утром.
В сутках можно выделить активную фазу, когда моторика желудка, термогенез, пищеварение и процессы выведения отходов максимально интенсивны, и фазу отдыха, когда происходят процессы детоксикации. Это связано с суточными колебаниями гормонов — лептина, адипонектина и др.
Кроме того, активность бактериального сообщества желудочно-кишечного тракта тоже зависит от внутренних ритмов организма. Более того, само оно тоже способно влиять на них через мелатонин. Содержание этого гормона — одного из ключевых регуляторов сна и бодрствования — в кишечнике значительно выше, чем в эпифизе (шишковидной железе головного мозга).
А, как сегодня известно, работа желудочно-кишечного тракта, деятельность его обитателей напрямую влияют на функциональность иммунной системы. Так, когда мыши получали аллерген в фазе отдыха, аллергическая реакция у них была заметно сильнее — из-за повышенной проницаемости стенок кишечника, по сравнению с группой животных, получавших аллерген в активной фазе.
- Ученые не так давно пришли к пониманию того, что циркадные ритмы встроены в нас намного глубже, чем считалось ранее. В ежесуточном танце пляшут не только органы, вырабатывающие гормоны, но и клетки иммунной системы, призванные защищать нас от внешних воздействий.
- Понимание того, как тело реагирует на изменение времени суток — крайне важный момент в разработке методов лечения.
- На данный момент идея о биоритмах, определяющих масштабы заражения, развития воспалительных процессов, даже аллергические реакции, находится на стадии исследований. Но не за порогом время, когда мы будем говорить не только о сезонных рисках для тех или иных заболеваний, но и о суточных. Это обязательно отразится и на профилактике, и на терапии этих недугов.
