Иммунный ответ усиливается в светлое время суток
Ученые показали, что дневной свет помогает иммунной системе лучше бороться с инфекциями. Исследователи изучили нейтрофилы — самые распространенные клетки иммунитета, которые быстро реагируют на заражение бактериями. Используя прозрачных рыбок данио-рерио, команда обнаружила, что у нейтрофилов есть внутренние «часы», которые активируются светом и усиливают их способность уничтожать бактерии. Это открытие может помочь создать новые лекарства для лечения воспалительных заболеваний. Работа опубликована в журнале Science Immunology.Циркадные ритмы — это внутренние биологические часы, которые регулируют важные процессы в организме. Они есть у многих живых существ — у людей, животных, растений и даже у некоторых микроорганизмов. Эти ритмы управляют сменой сна и бодрствования, уровнем гормонов, температурой тела, пищеварением и другими функциями. Циркадные ритмы помогают организму адаптироваться к смене дня и ночи и поддерживают здоровье. Нарушение ритмов может привести к проблемам с сердцем, обменом веществ, иммунитетом и сном.Исследователи изучили, как свет влияет на работу иммунной системы, а именно на нейтрофилы — самые распространенные клетки, которые борются с инфекциями. Для этого они использовали прозрачных мальков рыбки данио, потому что генетический материал рыбки похож на человеческий. Кроме того, биологи могут наблюдать биологические процессы в ее организме в реальном времени.Команда заражала мальков бактериями в разное время суток — днем и ночью. Ученые заметили, что днем нейтрофилы лучше справлялись с инфекцией, а рыбки выживали чаще. Чтобы изучить роль гена per2, который связан с биологическими часами, исследователи создали рыбок с мутацией в этом гене. У таких рыб было меньше нейтрофилов в месте инфекции, а клетки хуже вырабатывали активные формы кислорода — вещества, которые убивают бактерии.Чтобы проверить, действует ли ген per2 в самих нейтрофилах, ученые пересаживали нейтрофилы с нормальным геном в мутантных рыб и наоборот. Они увидели, что нейтрофилы без per2 плохо убивают бактерии даже в здоровом организме, а нормальные нейтрофилы хорошо работают даже в мутантных рыбах. Это подтвердило, что per2 в нейтрофилах важен для работы иммунитета.Далее ученые исследовали, какие гены зависят от per2. Они нашли, что при инфекции активируется синтез РНК с гена hmgb1a в нормальных нейтрофилах, но не в мутантных. Этот ген помогает клеткам бороться с бактериями. Когда исследователи «выключали» в нейтрофилах ген hmgb1a, рыбы тоже хуже справлялись с инфекцией. А если в мутантных рыбах они повышали уровень hmgb1a, то иммунный ответ улучшался.Команда также показала, как свет влияет на активность этих генов. Они держали мальков при постоянном свете или в темноте. В условиях постоянного света нейтрофилы лучше убивали бактерии, больше вырабатывали активные формы кислорода и активировали hmgb1a. Это говорит о том, что свет напрямую усиливает иммунитет.Кроме того, ученые исследовали взаимодействие per2 с геном cry1a. Оказалось, что cry1a снижает активность нейтрофилов. Рыбы без cry1a лучше боролись с инфекцией, а их нейтрофилы активнее убивали бактерии и вырабатывали больше активных форм кислорода. Если отключить оба гена, то эффект cry1a доминирует, и активность нейтрофилов снизится.Чтобы понять, как именно регулируется активность гена hmgb1a, ученые нашли участок ДНК, с которым взаимодействуют белки BMAL1 и NF-κB, связанные с биологическими часами и иммунитетом. Они подтвердили, что белок BMAL1 связывается с этим участком и активирует hmgb1a в ответ на свет и инфекцию. Когда этот участок повреждали, нейтрофилы теряли способность эффективно бороться с бактериями.«Учитывая, что нейтрофилы являются первыми иммунными клетками, которые привлекаются к очагам воспаления, наше открытие очень перспективно для терапевтического эффекта при многих воспалительных заболеваниях», — рассказал Кристофер Холл из Оклендского университета, Новая Зеландия.
