บทความอายุยืน

Macrophages ของระบบภูมิคุ้มกันที่ควบคุมโดย Circadian Rhythm

Macrophages ของระบบภูมิคุ้มกันที่ควบคุมโดย Circadian Rhythm
  • ขนาดมหึมาของระบบภูมิคุ้มกัน - เซลล์ที่ค้นหาและฆ่าเชื้อโรค - ถูกควบคุมโดยจังหวะการเต้นของหัวใจ ซึ่งเป็นวงจรกลางวันและกลางคืนตลอด 24 ชั่วโมง

  • ในการศึกษานี้ นักวิจัยติดตามไมโตคอนเดรียที่สร้างพลังงานของแมคโครฟาจ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าจังหวะเวลาของกระบวนการภูมิคุ้มกันที่สำคัญถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงของการผลิตพลังงาน

  • การวิจัยนี้อาจมีผลกระทบต่อการรักษาโรคและประสิทธิภาพของวัคซีน

บทความนี้ถูกโพสต์บน EurekAlert.org:

การวิเคราะห์ชุดข้อมูลที่ละเอียดถี่ถ้วนเกี่ยวกับเซลล์ที่จำเป็นต่อระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแสดงให้เห็นว่าความสามารถของเราในการต่อสู้กับโรคอาจต้องอาศัยวงจรชีวิตในแต่ละวันมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้

การทำงานผิดปกติของจังหวะการเต้นของหัวใจ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำให้ร่างกายของเราสอดคล้องกับวงจรกลางวันและกลางคืน มีความเกี่ยวข้องมากขึ้นกับโรคเบาหวาน มะเร็ง อัลไซเมอร์ และโรคอื่นๆ อีกมากมาย การสอบสวนที่เผยแพร่ในวันนี้ใน การวิจัยจีโนม แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของแมคโครฟาจ - เซลล์ในตัวเราที่ค้นหาและทำลายผู้บุกรุกเช่นแบคทีเรีย - อาจจับเวลาการเปลี่ยนแปลงรายวันในการตอบสนองต่อเชื้อโรคและความเครียดผ่านการควบคุมการเผาผลาญของร่างกายในแต่ละวัน

ในการศึกษานี้ jennifer hurley ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการพัฒนาอาชีพของ richard baruch md สาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ rensselaer polytechnic institute และผู้เขียนอาวุโสในการศึกษาครั้งนี้ และทีมงานของเธอได้ตรวจสอบว่าระดับ rna และโปรตีนใน macrophages เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในสองวัน "เราได้แสดงให้เห็นว่ามีจังหวะเวลาของพฤติกรรมมาโครฟาจในสมองเป็นจำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อ แต่นาฬิกากำลังจับเวลาของแมคโครฟาจในลักษณะที่ไม่คาดคิด" เฮอร์ลีย์กล่าว

ระบบนาฬิกาชีวภาพประกอบด้วยชุดของโปรตีนนาฬิกาหลักที่คาดการณ์วงจรกลางวัน/กลางคืน โดยทำให้เกิดการสั่นของระดับเอนไซม์และฮอร์โมนในแต่ละวัน และท้ายที่สุดจะส่งผลต่อพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยา เช่น อุณหภูมิของร่างกายและการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน นาฬิกาโมเลกุลนี้บอกเวลาผ่านวงจรการผลิตและการสลายตัวของโปรตีนที่ควบคุมตนเอง โปรตีนธาตุ "บวก" ของนาฬิกาจะกระตุ้นให้เกิดการผลิตโปรตีนธาตุ "ลบ" ซึ่งจะขัดขวางการผลิตโปรตีนธาตุบวกจนกว่าโปรตีนธาตุลบจะสลายตัว ดังนั้น จึงสร้างวงจรป้อนกลับเชิงลบซึ่งเกิดขึ้นทุกๆ 24 ชั่วโมง

โปรตีนองค์ประกอบเชิงบวกยังควบคุมความผันผวนของผลิตภัณฑ์ยีนจำนวนมากที่เรียกว่า messenger rna หรือ mrna คำแนะนำทางพันธุกรรมจะถูกคัดลอกจาก dna ไปเป็น mrna ซึ่งจากนั้นจะใช้เป็นสูตรในการประกอบโปรตีนซึ่งเป็นหน่วยการสร้างหน้าที่ของเซลล์ เชื่อกันมานานแล้วว่าระดับของแต่ละขั้นตอนต่อมาสามารถคาดการณ์ได้จากครั้งก่อน หากเป็นกรณีนี้ mrna ที่สั่นจะสอดคล้องกับระดับการสั่นของโปรตีนในเซลล์ ดังนั้น หากใครก็ตามสามารถติดตาม mrna ได้ พวกเขาจะรู้ว่านาฬิกานาฬิกาชีวภาพควบคุมโปรตีนอะไรในเซลล์

อย่างไรก็ตาม การสืบสวนครั้งนี้แสดงให้เห็นว่ากระบวนทัศน์นี้อาจไม่เป็นความจริงเสมอไป การวิเคราะห์ชุดข้อมูลมาโครฟาจพบว่ามีความไม่ตรงกันอย่างมากระหว่างโปรตีนและ mrna ที่ถูกควบคุมโดยนาฬิกาชีวภาพ ข้อมูลนี้ขนานกับงานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน ระบบเซลล์ ในปี 2018 โดยห้องปฏิบัติการของ Hurley ซึ่งแสดงให้เห็นว่าประมาณ 40% ของโปรตีนที่สั่นไหวในระบบแบบจำลองเชื้อราและวงจรชีวิต Neurospora crassa ไม่มี mRNA ที่สั่นไหวที่สอดคล้องกัน

“แต่ขนาดของความแตกต่างของแมคโครฟาจทำให้เราประหลาดใจจริงๆ” เฮอร์ลีย์กล่าว "แปดสิบเปอร์เซ็นต์ของโปรตีนที่แกว่งไปมาไม่มีความเกี่ยวข้องกับ mRNA ที่แกว่งไปมาในแมคโครฟาจ นั่นหมายความว่าเราพลาดจริงๆ ว่านาฬิกาเป็นตัวกำหนดจังหวะของภูมิคุ้มกันอย่างไร"

ดู ก วิดีโอเกี่ยวกับการวิจัยของเฮอร์ลีย์.

ทีมงานของ hurley ร่วมมือกับห้องทดลองของ annie curtis ที่ royal college of surgeons ในไอร์แลนด์ (rcsi) สามารถคาดการณ์และแสดงให้เห็นว่านาฬิกาควบคุมการเผาผลาญอาหารตามเวลาการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันที่สำคัญในแมคโครฟาจ ในการทำเช่นนั้น นักวิจัยจาก rcsi ได้ติดตามไมโตคอนเดรียที่สร้างพลังงานของแมคโครฟาจ โดยแสดงจังหวะที่ออร์แกเนลล์แยกออกจากกันเพื่อสร้างพลังงานและรวมตัวกันอีกครั้งในระยะพัก จากนั้นห้องแล็บของ hurley ก็สามารถแสดงให้เห็นว่าจังหวะเวลาของกระบวนการภูมิคุ้มกันที่สำคัญถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงในการผลิตพลังงานที่เป็นผลมาจากการแยกและการหลอมรวมของไมโตคอนเดรีย

“ข้อมูลของเราชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นในการติดตามจังหวะในระดับใหม่ทั้งหมด” เคอร์ติส อาจารย์อาวุโสของ RCSI กล่าว “มันยังหมายความว่าร่างกายของเราถูกจับเวลาด้วยนาฬิกาชีวิตมากกว่าที่เราคิด” ช่วงเวลาของระบบภูมิคุ้มกันในแต่ละวันมีผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ การรักษาโรค และประสิทธิภาพของวัคซีน

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน การวิจัยจีโนม ในเดือนพฤศจิกายน 2563 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า