Медицина 2.0

Внутренние часы организма не только определяют, когда нам спать, но и определяют, насколько быстро восстанавливаются наши мышцы. Новое исследование Northwestern Medicine на мышах, опубликованное в журнале Science Advances, предполагает, что мышечные травмы заживают быстрее, если они возникают в часы естественного бодрствования организма.

По словам старшего автора исследования, доцента кафедры биохимии и молекулярной генетики Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета Клары Пик, результаты исследования могут иметь значение для работающих посменно, а также могут оказаться полезными для понимания последствий старения и ожирения.

Исследование также может помочь объяснить, как такие нарушения, как смена часовых поясов и переход на летнее время, влияют на циркадные ритмы и восстановление мышц.

«В каждой из наших клеток есть гены, которые формируют молекулярные циркадные часы. Эти часовые гены кодируют набор факторов транскрипции, которые регулируют множество процессов в организме и согласовывают их с соответствующим временем суток. Такие вещи, как поведение сна/бодрствования, метаболизм, температура тела и гормоны — все это циркадные», - говорит соавтор исследования Клара Пик из Северо-Западного университета.

Предыдущие исследования лаборатории Peek показали, что мыши восстанавливали мышечные ткани быстрее, когда повреждение происходило во время их обычных часов бодрствования. Когда мыши получали повреждение мышц во время их обычных часов сна, заживление замедлялось.

В текущем исследовании Пик и ее коллеги стремились лучше понять, как циркадные часы в мышечных стволовых клетках управляют регенерацией в зависимости от времени суток.

Для исследования Пик и ее коллеги провели секвенирование отдельных клеток травмированных и неповрежденных мышц у мышей в разное время суток. Они обнаружили, что время суток влияет на уровни воспалительной реакции в стволовых клетках, которые подают сигнал нейтрофилам — «первым ответчикам» врожденного иммунитета при регенерации мышц.

«Мы обнаружили, что сигнализация клеток друг другу была намного сильнее сразу после травмы, когда мыши были травмированы во время периода бодрствования», — сказала Пик. «Это было захватывающее открытие и еще одно доказательство того, что циркадная регуляция регенерации мышц обусловлена перекрестными помехами между стволовыми клетками и иммунными клетками».

Ученые обнаружили, что часы мышечных стволовых клеток также влияют на посттравматическую выработку НАД + — кофермента, который содержится во всех клетках и необходим для выработки энергии в организме и участвует в сотнях метаболических процессов.

Затем, используя генетически модифицированную модель мышей, которая увеличила выработку НАД +, особенно в мышечных стволовых клетках, группа ученых обнаружила, что НАД + вызывает воспалительные реакции и привлечение нейтрофилов, способствуя регенерации мышц.

По словам Пик, полученные результаты могут быть особенно важны для понимания нарушений циркадных ритмов, возникающих при старении и ожирении.

«Циркадные нарушения, связанные со старением и метаболическими синдромами, такими как ожирение и диабет, также связаны с уменьшением регенерации мышц», — сказала Пик. «Теперь мы можем спросить: способствуют ли эти циркадные нарушения ухудшению способности к регенерации мышц в этих условиях? Как это взаимодействует с иммунной системой?»

В дальнейшем Пик и ее коллеги надеются точно определить, как НАД + вызывает иммунные реакции и как эти реакции изменяются при заболевании.

«Большая часть циркадной биологии фокусируется на молекулярных часах в отдельных типах клеток и в отсутствие стресса», — сказала Пик. «До недавнего времени у нас не было технологий, чтобы в достаточной степени изучить взаимодействие клеток. Попытка понять, как взаимодействуют различные циркадные часы в условиях стресса и регенерации, — это действительно захватывающий новый рубеж».

Иллюстрация к статье: Яндекс.Картинки