Вирусная инфекция подчиняется биологическим часам

Активность вируса герпеса в заражённых клетках зависит от времени суток.

Мы знаем, что биологические часы влияют на активность множества генов, а в зависимости от того, как гены работают в конкретный момент времени, весь организм в целом будет иначе себя вести, иначе реагировать на окружающую среду. Например, исследователи из Кембриджа выяснили, что у мышей утренняя реакция на вирусную инфекцию отличается от вечерней.

Рэйчел Эдгар (Rachel S. Edgar) заражали животных вирусом герпеса и наблюдали, как вирус ведёт себя в клетках. Грызуны жили по обычному суточному распорядку, то есть двенадцатичасовой день сменялся двенадцатичасовой ночью; утром мыши, как ночные звери, отправлялись отдыхать, чтобы вернуться к активной жизни к вечеру. Состояние вируса оценивали по тому, насколько активно вирусные частицы размножаются в клетках, то есть как много появляется новой вирусной ДНК.

«Утренний» вирус, как пишут авторы в PNAS, чувствовал себя очень хорошо – его активность в клетках была в 10 раз выше, чем у «вечернего» вируса. Очевидно, всё дело было в каких-то генах циркадного ритма, работавших у мышей, и, когда один из таких генов, называемый Bmal1, у животных выключили, «вечерний» герпес стал таким же активным, что и утренний.

Известно, что иммунная система подчиняется биологическим часам (так, совсем недавно мы писали о том, что утренние прививки эффективнее дневных – после утренней противогриппозной вакцины сила иммунного ответа оказывается выше, чем после вакцины, введённой ближе к вечеру). Но иммунитет, очевидно, это ещё не всё: когда опыт с вирусом герпеса повторили не на мышах, а на культуре клеток, которых, поскольку они росли просто в лабораторной посуде, никакой иммунитет не защищал, то результат оказался похожим – если вирус попадал в клеточную культуру вечером, то он активнее размножался. И если в клетках отключали вышеупомянутый ген Bmal1, то и вирус герпеса, и один из вирусов гриппа, который тоже решили включить в эксперимент, в неурочное время вели себя активнее, чем при работающих биологических часах.

Вирусы всецело зависят от клетки: им нужны её энергетические и материальные ресурсы для создания новых вирусных частиц, им нужны и сами ферменты, которые занимаются сборкой нуклеиновых кислот и белков. С другой стороны, гены циркадных ритмов управляют не только иммунной системой, и можно представить, что активность вируса падает не только потому, что в определённое время суток иммунная система становится особо активной, но и потому, что в клетке, например, временно уменьшились энергетические запасы.

С практической точки зрения новые результаты заставляют задуматься о рисках для тех, кто работает по сменам в разное время суток. Такая работа выводит из строя биологические часы, так что организм на молекулярно-клеточном уровне перестаёт различать ночь и день.

Сломанные циркадные ритмы чреваты самыми разными проблемами, в частности, считается, что тут возникают расстройства обмена веществ, которые могут привести к ожирению и диабету. Как видим, возможные неприятности этим не ограничиваются, и в случае вспышки вирусной инфекции (скажем, того же гриппа) в группе риска одними из первых могут оказаться те, кто регулярно выходит работать в ночную смену. Конечно, вышеописанные опыты ставили на мышах, но ведь биологические часы, пусть и со своими особенностями, работают и у людей.

Что до иммунитета, то он, кроме чередования дня и ночи, чувствует ещё и смену сезонов года – год назад мы рассказывали о работе кембриджских исследователей, которые обнаружили, что летом наши иммунные гены работают иначе, нежели зимой.

Хотя общая картина поведения иммунной системы от совмещения разных ритмов только усложняется, но не стоит забывать, что чем больше мы будем узнавать, как влияют особенности биологических часов на отношения нашего организма с вирусными и бактериальными инфекциями, тем надёжнее мы сможем от них защититься.