כל החיים על פני כדור הארץ התפתחו להתמודדות עם כוכב לכת מסתובב וכתוצאה מכך המעבר הצפוי בין יום ללילה. הפרטים נבדלים בין צמחים, פטריות, חיידקים ובעלי חיים, אך התכונה העקבית היא "שעון" ביולוגי המאפשר לאורגניזם לצפות את השינוי ולהתכונן אליו.
אצל בעלי חיים השעון המרכזי העוקב אחר לילה ויום נמצא במוח בו הוא מקבל אור מהרשתית כדי לשמור על סנכרון עם האור או החושך. אבל לכל התאים בגוף יש שעונים משלהם. מכיוון שלשעונים הביולוגיים הללו יש מחזור שקרוב ל 24 שעות הם מכונים כימיינית ("בערך" שפירושה "בערך" ודיאן, כלומר יום, מלטינית "מת").
כעת אנו חיים עם אור זול, בהיר ומלאכותי, עבודה במשמרות, מחסור בשינה וג'ט-לג - כולם אתגרים גדולים למנגנוני הבקרה היממה העתיקים בגופנו. כל האתגרים היומיים האלה ושינה הם קשור למחלה. אבל אצלנו המחקר האחרון, באמצעות עכברים, גילינו כי זיהומים בשעות שונות ביום גורמים לחומרת המחלה השונה.
באופן מפתיע, מצאנו כי השעון שמתקתק בתאי מערכת החיסון אחראי לשינוי בתגובה לזיהום חיידקי. בפרט, תאים מיוחדים הנקראים מקרופאגים, שהם תאים גדולים אשר בולעים והורגים חיידקים.
קבל את הדוא"ל האחרון
התרשמות של אמנית ממקרופאג (כחול) הבולע בחיידקי שחפת (אדום). קטרינה קון / שוטרסטוק
מקרופאגים, שגדלו בצלחת או בעכבר, הגיבו אחרת בזמנים שונים של היום. והשבתת השעון בתאים אלה גרמה למקרופאגים סופר, שנעו מהר יותר ואכלו יותר חיידקים מהמקרופאגים הרגילים.
מצאנו כי מקרופאגים "ללא שעון" הגנו על עכברים מפני זיהום חיידקי בסוגים רבים של חיידקים. מבט מקרוב על מקרופאגים העלה כי התאים נראים אחרת, עם שינוי משמעותי בחלבונים המבניים השומרים על צורת התא ונחוצים לתנועת תאים ולאכילת חיידקים. השינוי בארכיטקטורה הפנימית של התא, או השלד הציטו, הפך למוקד מחקרינו.
גילינו כי השעון הימתי מקרופאג שולט ישירות על מרכיבי השלד הציטודי. ראינו שינויים בכמות אבני הבניין של חלבון השלד, וגם בפעילות של הרגולטור הראשי לשינוי השלד. הרגולטור הראשי הזה הוא חלבון שנקרא RhoA.
RhoA מופעל על ידי מגע חיידקי ומניע את המקרופאג לנוע ולצרוך חיידקים. מצאנו כי RhoA היה פעיל במקרופאגים ללא השעון גם כאשר לא היו חיידקים. כאשר חיידקים יצרו קשר עם מקרופאגים רגילים RhoA הפך פעיל, אך לא חל שינוי נוסף במקרופאגים ללא שעון, מכיוון שה- RhoA כבר היה פעיל. כך שהמקרופאגים נטולי השעון הופעלו תמיד, וכך היו מסוגלים להגיב להתקף חיידקים במהירות רבה יותר.
כדי לגלות כיצד השעון משנה את התנהגותם של מקרופאגים, פנינו למנגנון שעון הליבה. זה כולל קבוצה קטנה של חלבונים המשתנים בשפע לאורך זמן, וכך מאפשרים לתאים לספר את השעה. מצאנו שאחד מגורמי השעון הללו, שנקרא BMAL1, היה הקשר המהותי בין השעון להתנהגות מקרופאג.
מחבר מסופק
הפחתת התלות באנטיביוטיקה
אחד הנושאים המרכזיים העומדים בפני העולם המודרני הוא העמידות הגוברת של חיידקים לאנטיביוטיקה. לא היו סוגים חדשים של אנטיביוטיקה במשך 30 שנה. עמידות חיידקית לאנטיביוטיקה פירושה שיש לנו זיהומים שלא ניתן לטפל בהם וניצב בפני עתיד בו הניתוח יהפוך לסיכון יותר.
עדיפות גבוהה היא למצוא דרכים חדשות להגברת ההגנה מפני חיידקים. גילוי מעגל המקשר בין השעון להגנה על חיידקים פותח דרך חדשה להפחתת ההסתמכות שלנו על המגוון המוגבל של אנטיביוטיקה קיימת. יתכן שניתן יהיה לשפר את ההגנה הטבעית בפני זיהום חיידקי על ידי כיוון השעון.
ניתן לשנות את פעולת השעון היממה על ידי חשיפה לאור, על ידי שינוי זמני הארוחות, על ידי שונות גנטית בקרב אוכלוסיות אנושיות ועל ידי תרופות חדשות המסוגלות לווסת מערכת זו. בעיה אחת עם הכוונת השעון לתרופות היא שההשפעה על מערכות אחרות תהיה רחבה ואת ההשלכות שקשה לחזות. אך התערבות לטווח קצר להגברת החסינות לזיהום עשויה להציע יתרונות, בעלות נמוכה.
באופן דומה, חיזוק המקצב הימתי של אנשים בסיכון גבוה, בבתי חולים למשל, על ידי שליטה בזמני התאורה והארוחות עשוי להגביר את החסינות ולמנוע זיהומים שנרכשו על ידי בית חולים.
על המחבר
דייוויד ריי, פרופסור לאנדוקרינולוגיה, אוניברסיטת אוקספורד ומטבח גארת ', מרצה וקלינאי אקדמי, אוניברסיטת מנצ'סטר
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים_בריאות
