Циркадные ритмы контролируют большинство физиологических процессов в организме человека, направляя их функционирование для поддержания оптимальных адаптационных возможностей. По данным нового исследования, проведенного сотрудниками Кембриджского университета (University of Cambridge), Великобритания, организм более восприимчив к действию инфекционных факторов в определенное время суток, что объясняется влиянием биологических часов на способность вирусов к репликации и распространению между клетками. Предполагается, что результаты исследования могли бы объяснить, почему люди, работающие по сменному графику, гораздо более подвержены инфекционным и хроническим заболеваниям.
Вирусные частицы, попадая организм, истощают ресурсы клеток хозяина, направляя их функционирование по пути ускорения репликации и распространения в организме. Однако интенсивность этих процессов изменяется в зависимости от суточных биоритмов клеток. Циркадные ритмы контролируют множество аспектов физиологии организма, при этом функционирование собственно биоритмов контролируется рядом генов, один из которых — Bmal1.
Для того чтобы оценить влияние циркадных ритмов на восприимчивость к инфекции или прогрессирование этого процесса, научные сотрудники Кембриджского университета провели анализ состояния здоровья мышей, инфицированных вирусом герпеса в разное время суток, обращая внимание на степень инфицирования и диссеминации вирусной инфекции. Животные содержались в условиях с регулируемым уровнем освещенности, при котором режим светового дня и продолжительность темного времени суток составляли по 12 ч. При оценке результатов исследования учитывали характер жизнедеятельности животных, а именно их активность в ночное время.
Ученые выявили, что репликация вируса у мышей, инфицированных в начале светового дня, означающего период покоя для ночных животных, в десять раз превышала таковую у особей, инфицированных через 10 ч позже, когда эти животные начинают активную жизнедеятельность. После повторения эксперимента на животных, у которых отсутствовал ген Bmal1, исследователи констатировали высокий уровень вирусной репликации вне зависимости от времени инфицирования мышей. Таким образом, специалисты пришли к заключению о том, что нарушения ритмической активности функционирования биологических часов приводят к активации процессов репликации и распространения вирусных частиц, определяя зависимость степени тяжести клинической картины заболевания от поддержания ритмики функционирования циркадных процессов в организме. Подобные выводы согласуются с ранее известными данными о том, что время суток, в которое вводится вакцина против вируса гриппа, может влиять на степень ее эффективности.
Кроме того, в настоящем исследовании подобные вариации степени вирусной репликации выявлены в отдельных культурах клеток, а значит, без влияния системных иммунных механизмов. Так, при нарушении индивидуальных биоритмов клеток возрастало их инфицирование как вирусом герпеса, так и вирусом гриппа А — РНК-содержащего вируса, отличающегося от вируса герпеса характером инфицирования клетки-хозяина и репликации внутри нее. В дополнение к этому при наблюдении за состоянием клеточных культур ученые отметили манипулирующее влияние вируса герпеса на молекулярные механизмы их биологических часов, контролирующих циркадные ритмы.
Основываясь на полученных результатах, ученые предположили, что молекулярные механизмы биологических часов могут стать универсальной целью для дальнейших научных поисков в сфере терапии пациентов с инфекционными заболеваниями.
- Edgar R.S., Stangherlina A., Nagy A.D. et al. (2016) Cell autonomous regulation of herpes and influenza virus infection by the circadian clock. PNAS, 113 (36): 10085–10090 (http://www.pnas.org/content/113/36/10085.full.).
- University of Cambridge (2016) Time of day influences our susceptibility to infection, study finds. Science Bulletin, Aug. 23, 2016 (http://sciencebulletin.org/archives/4526.html).
Наталья Савельева-Кулик
