Toda la vida en la Tierra ha evolucionado para hacer frente a un planeta en rotación que resulta en la transición predecible entre el día y la noche. Los detalles difieren entre plantas, hongos, bacterias y animales, pero la característica consistente es un "reloj" biológico que permite al organismo anticipar el cambio y prepararse para él.
En los animales, el reloj central que registra la noche y el día está en el cerebro, donde recibe luz de la retina para mantenerse sincronizado con la luz o la oscuridad. Pero todas las células del cuerpo tienen sus propios relojes. Debido a que estos relojes biológicos tienen un ciclo cercano a las 24 horas, se denominan circadianos (“circa” significa “aproximadamente” y dian, que significa día, del latín “muere”).
Ahora vivimos con luz artificial barata, brillante, trabajo por turnos, privación del sueño y desfase horario, todos los principales desafíos para los antiguos mecanismos de control circadianos en nuestros cuerpos. Todos estos desafíos circadianos y del sueño son asociado con la enfermedad. Pero en nuestro último estudioAl usar ratones, descubrimos que las infecciones en diferentes momentos del día causan una gravedad diferente de la enfermedad.
Sorprendentemente, encontramos que el tictac del reloj en las células del sistema inmune fue el responsable del cambio en respuesta a la infección bacteriana. En particular, células especializadas llamadas macrófagos, que son células grandes que engullen y matan bacterias.
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Impresión artística de un macrófago (azul) que envuelve la bacteria de la tuberculosis (rojo). Kateryna Kon / Shutterstock
Los macrófagos, que crecían en un plato o en un ratón, respondían de manera diferente en diferentes momentos del día. Y la desactivación del reloj en estas células resultó en súper macrófagos, que se movieron más rápido y comieron más bacterias que los macrófagos normales.
Descubrimos que los macrófagos "sin reloj" protegían a los ratones de la infección bacteriana con muchos tipos de bacterias. Una mirada más cercana a los macrófagos reveló que las células se veían diferentes, con un cambio importante en las proteínas estructurales que mantienen la forma celular y son necesarias para el movimiento celular y para comer bacterias. El cambio en la arquitectura interna de la célula, o citoesqueleto, se convirtió en el foco de nuestros estudios.
Descubrimos que el reloj circadiano de macrófagos controlaba directamente los componentes del citoesqueleto. Vimos cambios en la cantidad de bloques de construcción de proteínas del citoesqueleto, y también en la actividad de un regulador maestro del cambio del citoesqueleto. Este regulador maestro es una proteína llamada RhoA.
RhoA se activa por contacto bacteriano y hace que los macrófagos se muevan y consuman bacterias. Descubrimos que RhoA estaba activo en los macrófagos sin reloj incluso cuando no había bacterias presentes. Cuando las bacterias entraron en contacto con los macrófagos normales, RhoA se activó, pero no hubo más cambios en los macrófagos sin reloj, ya que RhoA ya estaba activo. Por lo tanto, los macrófagos sin reloj siempre estaban encendidos y podían responder al ataque bacteriano más rápidamente.
Para descubrir cómo el reloj estaba cambiando el comportamiento de los macrófagos, recurrimos al mecanismo del reloj central. Esto comprende un pequeño grupo de proteínas que cambian en abundancia a lo largo del tiempo, lo que permite que las células indiquen la hora. Descubrimos que uno de estos factores de reloj, llamado BMAL1, era el vínculo esencial entre el reloj y el comportamiento de los macrófagos.
autor proporcionado
Reducción de la dependencia de antibióticos.
Uno de los principales problemas que enfrenta el mundo moderno es la creciente resistencia de las bacterias a los antibióticos. No ha habido nuevas clases de antibióticos durante 30 años. La resistencia bacteriana a los antibióticos significa que tenemos infecciones que no se pueden tratar y nos enfrentamos a un futuro en el que la cirugía será más riesgosa.
Encontrar nuevas formas de mejorar la defensa contra las bacterias es una alta prioridad. El descubrimiento de un circuito que une el reloj con la defensa bacteriana abre una nueva ruta para reducir nuestra dependencia del rango limitado de antibióticos existentes. Puede ser posible mejorar las defensas naturales contra la infección bacteriana apuntando al reloj.
El funcionamiento del reloj circadiano puede verse alterado por la exposición a la luz, cambiando los horarios de las comidas, por la variabilidad genética dentro de las poblaciones humanas y por nuevos medicamentos capaces de regular este sistema. Un problema al apuntar al reloj con medicamentos es que el impacto en otros sistemas será amplio y las consecuencias difíciles de predecir. Pero la intervención a corto plazo para aumentar la inmunidad a la infección puede ofrecer beneficios a bajo costo.
Del mismo modo, reforzar el ritmo circadiano de las personas de alto riesgo, en los hospitales, por ejemplo, controlando la iluminación y los horarios de las comidas puede aumentar la inmunidad y prevenir infecciones adquiridas en el hospital.
Sobre el Autor
David Ray, profesor de endocrinología, Universidad de Oxford y Gareth Kitchen, profesor clínico académico y anestesista, Universidad de Manchester
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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