Канадские ученые выяснили, что эффективность вакцинации у мышей зависит от суточных ритмов в их Т-лимфоцитах. В условиях нормального чередования темного и светлого времени суток животные реагируют на прививки днем лучше, чем ночью. Если же эти ритмы разрушить, то разница в силе иммунного ответа теряется: Т-клетки активно реагируют на антиген в любое время дня. Работа опубликована в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.
Биологические ритмы контролируют работу организма на самых разных уровнях: от режима сна и бодрствования до экспрессии генов в клетках. В 2011 году канадские ученые обнаружили, что активность иммунной системы тоже колеблется в зависимости от времени дня. Они вакцинировали мышей пробным антигеном — участком яичного белка — а потом подсчитали, сколько в селезенке животных образовалось Т-лимфоцитов, специфичных к этому антигену. Оказалось, что мыши, которых вакцинировали днем (6-й час после включения света), реагируют на прививку гораздо активнее, чем те, кого вакцинировали ночью (6-й час темноты). С учетом того, что мыши — ночные животные, получилось, что активность иммунной системы находится в противофазе с режимом сна и бодрствования.
Теперь исследователи разобрались в деталях того, что меняется в иммунной системе с наступлением дня или ночи. Хлоэ Нобис (Chloé Nobis) и ее коллеги из Института Дугласа в Монреале предположили, что за разную эффективность вакцинации несут ответственность суточные ритмы в Т-лимфоцитах.
Ученые создали трансгенную линию мышей, у которых можно было заблокировать в Т-лимфоцитах работу гена Bmal1 — одного из главных регуляторов биоритмов. Когда таких мышей с нарушенными ритмами вакцинировали (все тем же антигеном, участком яичного белка), то реакция иммунной системы была одинаковой — что днем, что ночью.
Тогда исследователи отсеквенировали РНК в Т-лимфоцитах — обычных и лишенных суточных ритмов — и сравнили, какие гены в них изменяют активность в течение дня. Оказалось, что среди генов с колеблющейся экспрессией много тех, которые отвечают за ранние этапы активации Т-клеток, то есть реакцию на антиген и размножение.
Наконец, ученые проверили, насколько различия в ответе на вакцинацию важны при иммунном ответе на реальную угрозу. Для этого они сначала вакцинировали мышей, а потом ввели им летальную дозу бактерии Listeria monocytogenes, которая несла на своей поверхности тот самый участок яичного белка. После того, как животные скончались, исследователи подсчитали количество Т-клеток, специфичных к антигену, в печени и селезенке. И снова у мышей с ненарушенными ритмами количество Т-клеток (маркер интенсивной борьбы с бактерией) различалось в зависимости от времени вакцинации, а у мышей с разрушенными ритмами — нет.
Так ученые продемонстрировали, что активность иммунной системы днем или ночью определяется суточными ритмами на уровне отдельных Т-лимфоцитов. И, несмотря на то, что они работали с мышами, у которых биоритмы инвертированы по сравнению с человеческими, они рассчитывают, что их результаты помогут сделать эффективнее методы иммунотерапии.
В других областях медицины выбор времени для процедуры тоже может оказаться существенным. Известно, например, что клетки лучше затягивают раны днем, чем ночью, а операции на сердце днем проходят успешнее, чем ранним утром.
Полина Лосева