地球上のすべての生命は、昼と夜の間の予測可能な移行をもたらす回転惑星に対処するために進化しました。 詳細は植物、菌類、バクテリア、動物間で異なりますが、一貫した特徴は、生物が変化を予測してそれに備えることができる生物学的な「時計」です。
動物では、昼と夜を追跡する中央時計は脳内にあり、網膜からの光を受けて明暗に同期します。 しかし、体内のすべての細胞には独自の時計があります。 これらの体内時計の周期は24時間に近いため、概日と呼ばれます（「概日」は「約」を意味し、「日」はラテン語の「死」からの日を意味します）。
私たちは今、安価で明るい人工光、交代制、睡眠不足、時差ぼけで生活しています。これらはすべて、体内の古代のサーカディアン制御メカニズムに対する大きな課題です。 これらのサーカディアンと睡眠の課題はすべて 病気に関連。 しかし、 最新の研究、マウスを使用して、XNUMX日のさまざまな時間の感染がさまざまな重症度を引き起こすことを発見しました。
驚くべきことに、免疫系の細胞の時計が刻むことは、細菌感染に対する反応の変化の原因であることがわかりました。 特に、マクロファージと呼ばれる特殊な細胞は、バクテリアを飲み込んで殺す大きな細胞です。
結核菌を飲み込むマクロファージ（青）のアーティストの印象（赤）。 カテリーナ・コン/ Shutterstock
皿またはマウスで成長するマクロファージは、XNUMX日の異なる時間に異なる反応を示しました。 そして、これらの細胞の時計を無効にすると、通常のマクロファージよりも速く動き、より多くの細菌を食べたスーパーマクロファージが生じました。
「時計のない」マクロファージは、多くの種類の細菌による細菌感染からマウスを保護することがわかりました。 マクロファージをよく見ると、細胞の形を維持し、細胞の動きやバクテリアを食べるために必要な構造タンパク質に大きな変化があり、細胞が異なって見えることが明らかになりました。 細胞の内部構造、または細胞骨格の変化が研究の焦点になりました。
マクロファージの概日時計が細胞骨格の成分を直接制御していることを発見しました。 細胞骨格タンパク質の構成要素の量の変化、および細胞骨格変化の主要な調節因子の活性の変化を見ました。 この主調節因子はRhoAと呼ばれるタンパク質です。
RhoAは細菌との接触によって活性化され、マクロファージを動かして細菌を移動させ消費します。 RhoAは、バクテリアが存在していなくても時計のないマクロファージで活性であることがわかりました。 バクテリアが正常なマクロファージに接触すると、RhoAは活性化したが、RhoAはすでに活性化されていたため、時計のないマクロファージにそれ以上の変化はなかった。 そのため、時計のないマクロファージは常にオンになっており、細菌の攻撃に対してより迅速に対応することができました。
時計がマクロファージの動作をどのように変化させているかを調べるために、コアクロックメカニズムに注目しました。 これは、時間とともに量が変化するタンパク質の小さなグループで構成されているため、細胞は時間を知ることができます。 これらのクロックファクターの1つであるBMALXNUMXと呼ばれるものが、クロックとマクロファージの挙動の間の重要なリンクであることがわかりました。
著者提供
抗生物質への依存を減らす
現代世界が直面している主要な問題の30つは、抗生物質に対する細菌の耐性の増大です。 XNUMX年間、新しいクラスの抗生物質はありませんでした。 抗生物質に対する細菌耐性は、治療不可能な感染症を抱えており、手術が危険になる将来に直面することを意味します。
細菌に対する防御を強化する新しい方法を見つけることは、最優先事項です。 時計を細菌防御に結びつける回路の発見は、既存の抗生物質の限られた範囲への依存を減らすための新しい道を開きます。 時計を標的とすることにより、細菌感染に対する自然な防御を強化することが可能かもしれません。
概日時計の動作は、光への曝露、食事時間の変更、ヒト集団内の遺伝的変動性、およびこのシステムを調節できる新薬によって変更できます。 薬物を使用して時計をターゲットにする場合のXNUMXつの問題は、他のシステムへの影響が広範囲に及ぶため、結果を予測するのが難しいことです。 しかし、感染に対する免疫力を高めるための短期的な介入は、低コストで利益をもたらす可能性があります。
同様に、たとえば病院で照明や食事の時間を制御することにより、リスクの高い人々の概日リズムを強化すると、免疫力が高まり、院内感染を防ぐことができます。
著者について
内分泌学教授デビッド・レイ、 オックスフォード大学 アカデミック臨床講師兼麻酔科医、ガレス・キッチン、 マンチェスター大学
この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.
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