Η ώρα που κολλάμε ένα μικρόβιο επηρεάζει το πώς θα ανταποκριθεί το ανοσοποιητικό

Η διαταραχή του βιολογικού ρολογιού σχετίζεται με αρκετές ασθένειες όμως μέχρι σήμερα δεν είχαμε ανακαλύψει το πώς αυτό μπορεί να λειτουργήσει και υπέρ του ανοσοποιητικού συστήματος. Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα διαπιστώνεται ότι η μη προσαρμογή των κυττάρων στην εναλλαγή μέρας και νύχτας μπορεί να επιδράσει στη λειτουργία της άμυνα του οργανισμού. 

Είναι γνωστό ότι όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί στον πλανήτη αναπτύσσονται προσαρμοζόμενοι στην περιστροφή της γης γύρω από τον ήλιο και την εναλλαγή ημέρας και νύχτας. Ο κάθε οργανισμός έχει προσαρμοστεί με δικό του τρόπο, ωστόσο μία κοινή συνιστώσα ανάμεσα στα φυτά, τα βακτήρια, τους μύκητες, τα ζώα και τον άνθρωπο είναι το βιολογικό ρολόι που επιτρέπει στον οργανισμό να προετοιμάζεται κατάλληλα για την εναλλαγή της μέρας με τη νύχτα.

Στα ζώα και τον άνθρωπο, το κεντρικό ρολόι που παρακολουθεί τις εναλλαγές ημέρας-νύχτας βρίσκεται στον εγκέφαλο και χρησιμοποιεί της πληροφορίες που λαμβάνει από τους οφθαλμούς για να συγχρονιστεί με το φως και το σκοτάδι. Ωστόσο, κάθε κύτταρο του οργανισμού έχει ένα δικό του βιολογικό ρολόι 24 ωρών το οποίο λόγω αυτού του διαστήματος ονομάζεται κιρκαδικό από τη λέξη circadian (“circa” που σημαίνει σχετικό ή κατά προσέγγιση και dian που σημαίνει ημέρα στα λατινικά)

Ζώντας σήμερα σε ένα περιβάλλον με ελλιπές κι τεχνητό φως, με νυχτερινή εργασία, λίγο ύπνο και αρκετές φορές με jet lag, το κιρκαδικό μας ρολόι έχει επηρεαστεί. Όλοι οι παραπάνω παράγοντες έχουν συνδεθεί με μία σειρά παθήσεων, όμως μία πρόσφατη έρευνα που εξέτασε πειραματόζωα, διαπίστωσε ότι μία λοίμωξη μπορεί να έχει διαφορετική βαρύτητα ανάλογα με την ώρα της ημέρας που εισβάλλει στον οργανισμό μας το παθογόνο βακτήριο.

Έτσι οι ερευνητές έως και ξαφνιάστηκαν όταν διαπίστωσαν, ότι το βιολογικό ρολόι των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος είναι αυτό που ευθύνεται για την αλλαγή της απόκρισης του οργανισμού στις βακτηριακές λοιμώξεις όπως η πνευμονία. Συγκεκριμένα, τα κύτταρα που επηρεάζουν περισσότερο τον παραπάνω μηχανισμό είναι τα μακροφάγα, τα οποία έχουν την ικανότητα να φαγοκυτταρώσουν (δηλαδή να καταστρέψουν κύτταρα) και να εξολοθρεύσουν τα βακτήρια. 

Τα μακροφάγα, όταν εξετάστηκαν στο μικροσκόπιο ή στα ποντίκια φάνηκε να έχουν διαφορετική «συμπεριφορά» στις βακτηριακές λοιμώξεις ανάλογα με την ώρα της ημέρας. Έτσι η απενεργοποίηση του βιολογικού ρολογιού στα κύτταρα αυτά είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία υπερ-μακροφάγων κυττάρων τα οποία μπορούσαν να κινηθούν ταχύτερα και να καταστρέψουν περισσότερα βακτήρια σε σχέση με τα φυσιολογικά μακροφάγα. 

Οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι τα μακροφάγα στα οποία απενεργοποιήθηκε το βιολογικό ρολόι προστάτευαν τα ποντίκια από πολλές βακτηριακές λοιμώξει. Εξετάζοντας πιο προσεκτικά τα μακροφάγα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα αυτά είχαν διαφορετική μορφή και είχαν υποστεί σημαντικές αλλαγές στις δομικές πρωτεΐνες που διατηρούν το σχήμα του κυττάρου και επηρεάζουν τόσο την κινητικότητα του, όσο και την ικανότητά του να καταστρέφει τα βακτήρια. Κατά συνέπεια, οι επιστήμονες αποφάσισαν να επικεντρωθούν περισσότερο στις αλλαγές που συμβαίνουν στον εσωτερικό «σκελετό» του κυττάρου. 

Αυτό που διαπίστωσαν ήταν ότι το βιολογικό ρολόι του μακροφάγου ήταν αυτό που ρύθμιζε τα συστατικά του σκελετού. Σημειώθηκαν αλλαγές τόσο στην ποσότητα των δομικών πρωτεϊνών του, όσο και στη δραστηριότητα της πρωτεΐνης RhoA, η οποία αποτελεί μείζονα ρυθμιστή των αλλαγών του. 

Η πρωτεΐνη RhoA ενεργοποιείται από την επαφή με τα βακτήρια και ουσιαστικά είναι αυτή που ωθεί τα μακροφάγα να κινηθούν και να φαγοκυτταρώσουν τα βακτήρια. Όπως διαπίστωσαν οι επιστήμονες, η πρωτεΐνη RhoA ήταν ενεργή στα μακροφάγα που δεν είχαν βιολογικό ρολόι ακόμα και επί απουσίας βακτηρίων. Στα φυσιολογικά μακροφάγα, η παρουσία βακτηρίων ενεργοποιούσε την πρωτεΐνη RhoA, ωστόσο στα μακροφάγα που δεν είχαν βιολογικό ρολόι η παρουσία των βακτηρίων δεν προκαλούσε κάποια μεταβολή καθώς η RhoA ήταν ήδη ενεργοποιημένη. Ως αποτέλεσμα, τα τελευταία μακροφάγα ήταν συνεχώς ενεργά και μπορούσαν να αποκριθούν ταχύτερα στους βακτηριακούς εισβολείς. 

Θέλοντας να εξετάσουν πως επηρεάζεται η συμπεριφορά των μακροφάγων από το βιολογικό ρολόι, οι επιστήμονες εξέτασαν τον κύριο μηχανισμό του ρολογιού αυτού. Ο μηχανισμός αυτός περιλαμβάνει ένα μικρό αριθμό πρωτεϊνών των οποίων ο πληθυσμός μεταβάλλεται με το χρόνο, γεγονός που επιτρέπει στα κύτταρα να αντιλαμβάνονται την έννοια του χρόνου. Μία από τις πρωτεΐνες αυτές, η BMAL1, ήταν ουσιαστικά ο κρίκος που συνέδεε το βιολογικό ρολόι με τη συμπεριφορά των μακροφάγων.

Περιορίζοντας τα Αντιβιοτικά

Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα των ημερών μας είναι η συνεχώς αυξανόμενη ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα αντιβιοτκά. Τα τελευταία 30 χρόνια δεν έχει ανακαλυφθεί καμία νέα τάξη αντιβιοτικών. Η ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα φάρμακα αυτά σημαίνει ότι στο προσεχές μέλλον θα πρέπει να αντιμετωπίσουμε λοιμώξεις για τις οποίες δεν υπάρχουν φάρμακα, ενώ και οι χειρουργικές επεμβάσεις θα ενέχουν περισσότερο κίνδυνο. 

Η αναζήτηση νέων μεθόδων για την ενίσχυση του οργανισμού μας απέναντι στα βακτήρια αποτελεί επομένως προτεραιότητα. Η ανακάλυψη ενός συστήματος που συνδέει το βακτηριακό ρολόι με τη άμυνα του οργανισμού απέναντι στα βακτήρια ανοίγει ένα νέο δρόμο μέσω του οποίου μπορεί να περιοριστεί η εξάρτησή μας από τα αντιβιοτικά. Μία μελλοντική προσέγγιση θα είναι πιθανώς η στόχευση του βιολογικού ρολογιού για την ενίσχυση της άμυνας του οργανισμού απέναντι στα βακτήρια. 

Το βιολογικό ρολόι μπορεί να τροποποιηθεί μέσω της έκθεσης στο ηλιακό φως, της αλλαγής ώρας των γευμάτων, αλλά και μέσω νέων φαρμάκων που θα στοχεύουν το σύστημα αυτό, όπως υποστήριξαν οι επιστήμονες. Ένα πρόβλημα από τα φάρμακα που στοχεύουν το βιολογικό ρολόι είναι οι επιδράσεις τους πιθανός σε άλλα συστήματα του οργανισμού, επομένως θα είναι δύσκολο να προβλεφθεί ποιες θα είναι οι ανεπιθύμητες ενέργειές τους. 

Η ενίσχυση του βιολογικού ρολογιού σε ασθενείς που διατρέχουν αυξημένο κίνδυνο λοιμώξεων, όπως για παράδειγμα οι νοσηλευόμενοι, μέσω ελέγχου της έκθεσης στο ηλιακό φως και της ώρας των γευμάτων, μπορεί να ισχυροποιήσει το ανοσοποιητικό σύστημα και να προστατεύσει τον ασθενή από τις νοσοκομειακές λοιμώξεις, αναφέρουν οι ερευνητές.