Denní doba má silný vliv na odolnost organismu vůči infekci, ranní ptáčata jsou vůči chřipce náchylnější

29. září 2016

Funkce našeho těla podléhají různým změnám v závislosti na fázi probíhajícího denním cyklu. Denní doba rovněž ovlivňuje schopnosti virů replikovat se a šířit v rámci buněk uvnitř našeho těla. Příslušný výzkum nedávno v časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences publikoval tým odborníků z Cambridgeské univerzity.

Jejich práce mimo jiné objasňuje, proč jsou lidé pracující na směny nebo lidé s posunutou pracovní dobou a tedy i s narušeným denním rytmem, více náchylní ke zdravotním problémům, včetně infekcí a chronických nemocí. Když nějaký virus vstupuje do lidského těla, narušuje jeho mechanismy a čerpá ze zdrojů uvnitř našich buněk, aby se mohl replikovat a šířit.

Množství zdrojů, tedy určitých chemických látek uvnitř těla, ovšem kolísá během dne pod vlivem tzv. cirkadiánních rytmů, tedy v závislosti na probíhajícím fyziologickém denního cyklu. Tyto rytmy jsou přitom často vlastní přímo jednotlivým buňkám.

Imunitu ovlivňuje i denní cyklus

Cirkadiánní rytmy přitom řídí mnoho aspektů našich fyziologických a tělních funkcí, jako je např. spánek, tělesná teplota, ovšem také funkce imunitního systému a uvolňování hormonů.

Denní cykly či rytmy jsou řízeny specifickými geny, např. molekulárními přepínači Bmal1 a Clock. Virus, který vstoupí do těla v nějakém pro něj „příznivém” konkrétním čase či fázi denního cyklu, tedy může v těle způsobit více škody než stejný virus, který vstoupí do těla v nějakém jiném čase.

Příslušné pokusy, týkající se otázky vlivu různé fáze denního cyklu na vnímavost organismu vůči infekci, vykonávali výzkumníci z Ústavu metabolické vědy Cambridgeské univerzity (Wellcome Trust-Medical Research Council Institute of Metabolic Science, University of Cambridge) a prováděli je na běžných „divokých” myších.

Pokusná zvířata byla infikována herpetickým virem v různých časových okamžicích během dne. Odborníci pak měřili následnou úroveň infekce a rychlost jejího šíření v tělech myší.

Myši přitom žily v kontrolovaném laboratorním prostředí, kde 12 hodin panoval umělý den a na 12 hodin pak nastala umělá noc. Myši jsou přitom přirozeně nočními živočichy a jejich odpočinková fáze nezačíná večer nýbrž ráno. Viry se v tělech myší šířily až desetkrát rychleji po ránu, tedy na začátku jejich odpočinkové fáze, než o 10 hodin později, kdy začala jejich aktivní fáze, která začínala na sklonku denní doby.

Vědci následně pokus zopakovali na myších, které neměly gen Bmal1, řídící denní rytmus, a zjistili, že rychlost šíření virů byla u nich v tomto případě vždy přibližně stejně vysoká, nezávisle na denní době, kdy byla infekce iniciována. Jeden ze spoluautorů studie profesor Akhilesh Reddy uvedl, že stejně jako má hodina infekce vliv na vnímavost či odolnost organismu vůči této infekci, podobnou variabilitu buněčné odpovědi vůči virům lékaři pozorují i v případě vakcinace.

Diář

I v případě podání vakcíny proti chřipce její účinnost docela podstatným způsobem závisí na hodině jejího podání během dne, jmenovitě ráno je větší než odpoledne. Také pokud nechceme chytit chřipku, je lepší nevyrážet mezi lidi hned brzy po ránu.

Podobnou časovou proměnlivost (tedy závislost na denní době) v rychlosti virové replikace vědci pozorovali i v buněčných kulturách, tedy v jednotlivých buňkách mimo organismus a mimo vliv jeho imunitního systému. Pokud však v těchto buňkách došlo k potlačení jejich vnitřních a přirozených cirkadiánních rytmů, i zde se rychlost šíření virů v různých denních dobách prakticky „srovnala” a byla vždy prakticky stejně vysoká. Týkalo se to přitom jak herpetického viru, tak i tzv. chřipkového viru typu A, který funguje a replikuje se jinak než herpes.

Denní závislost odporu buněk vůči virům se tedy odehrává již na základní úrovni jednotlivých buněk. Každá myší buňka má v sobě jakési biologické hodiny, jejichž cyklus je za normálních podmínek rámcově (nikoliv však přesně) nastaven podle pozemského cyklu dne a noci.

Lidé pracující na směny jsou náchylnější k virovému onemocnění

Pokud jsou tyto „biologické hodiny” nějak narušeny a přirozený rytmus se rozpadne, ať už u jednotlivých buněk nebo u myší, pak se rychlost replikace virů zvyšuje, tj. nastává vždy horší varianta, bez ohledu na denní dobu. Proto jsou také lidé, pracující na směny, tj. kteří v průběhu některých noci pracují a v průběhu jiných bdí a mají tak nepravidelný rytmus biologických hodin, ohroženi infekcemi mnohem více než lidé, žijící a pracující v pravidelném rytmu.

Proto by také zřejmě měli přednostně dostávat každoroční vakcíny proti chřipce. Podobná situace existuje i u lidí, zakoušejících při dlouhých letech tzv. jet lag, tedy efekt vzájemně posunutých časových pásem.

Roční období

Situace je však zřejmě ještě složitější. Dokonce aktivita denní biologické rytmy řídícího genu se mění v průběhu roku. Gen Bmal1 totiž bývá výrazně aktivnější v průběhu léta než v zimě. Vědci ze domnívají, že právě tento faktor objasňuje, proč statisticky vzato onemocníme mnohem častěji v zimě než v létě. Dokonce i samotný herpetický virus může manipulovat molekulárně-biologickými hodinami uvnitř jednotlivých buněk v buněčných kulturách a zmenšovat tak odpor buněk vůči své replikaci a šíření.

Tato situace vzdáleně připomíná kauzu s jiným patogenem – s parazitem způsobujícím malárii. Tento parazit umí synchronizovat svůj replikační cyklus s cirkadiánním rytmem buněk svého hostitele a tak zrychlit průběh příslušné infekce.

Funkce našich molekulárně-biologických hodin má zkrátka obecně velký vliv na to, jak jsme schopni se bránit infekcím a různým patogenům. Studium a ovlivňování příslušných denních molekulárních mechanismů proto může vědcům časem poskytnou recept na nové léky, které nám pomohou bránit se infekcím.

Zdroje: University of Cambridge 1, University of Cambridge 2, The Conversation, PNAS

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?

Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka

jak_klara_obratila_na web.jpg

Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama

Koupit

Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.