Phân tích tập dữ liệu đầy đủ về các tế bào cần thiết cho hệ miễn dịch của động vật có vú cho thấy khả năng chống lại bệnh có thể phụ thuộc nhiều hơn vào chu kỳ sinh học hàng ngày so với giả định trước đây.
Nhịp sinh học trục trặc, trong quá trình giữ cho cơ thể chúng ta bắt nhịp với chu kỳ ngày/đêm, có liên quan đến bệnh tiểu đường, ung thư, Alzheimer và nhiều bệnh khác. Một điều tra mới được công bố trên tạp chí Genome Research cho thấy hoạt động của các đại thực bào – là những tế bào trong cơ thể tìm kiếm và tiêu diệt vi khuẩn xâm nhập – có thể tạo ra thay đổi hàng ngày trong phản ứng của chúng với mầm bệnh và căng thẳng thông qua việc kiểm soát quá trình trao đổi chất theo chu kỳ sinh học.
Các đại thực bào, tế bào tiêu diệt của hệ thống miễn dịch, được điều khiển bởi nhịp sinh học.
Giáo sư Jennifer Hurley cùng nhóm nghiên cứu, đến từ Học viện Bách khoa Rensselaer đã tìm hiểu mức độ RNA và protein ở đại thực bào thay đổi như thế nào trong hai ngày. Hurley cho biết: “Chúng tôi đã chỉ ra thời gian sinh lý học (xuất hiện khoảng 1 lần một ngày) rất kỳ lạ về hành vi của đại thực bào, nhưng sự tính toán thời gian cho đại thực bào thì lại theo cách bất ngờ”.
Nhịp sinh học bao gồm một tập hợp các protein đồng hồ cốt lõi dự đoán chu kỳ ngày/đêm bằng cách gây ra những dao động hàng ngày về mức độ enzyme và hormone, cuối cùng ảnh hưởng đến các thông số sinh lý như nhiệt độ cơ thể và phản ứng miễn dịch. Đồng hồ phân tử này đánh dấu thời gian thông qua một chu kỳ tự điều chỉnh của quá trình sản xuất và phân rã protein. Một số protein phần tử “tích cực” của đồng hồ kích hoạt sản xuất các protein phần tử “tiêu cực”, từ đó ngăn chặn sản xuất protein tích cực cho đến khi protein tiêu cực phân hủy, do đó tạo ra một chu kỳ phản hồi tiêu cực xảy ra cứ sau 24h/1 lần.
Những protein nguyên tố tích cực cũng điều chỉnh sự dao động đáng kể các sản phẩm gen, được gọi là RNA thông tin hoặc mRNA. Quy trình di truyền được phiên mã từ ADN sang mRNA, sau đó được sử dụng như một công thức để lắp ráp protein, và các khối cấu tạo chức năng của tế bào. Từ lâu, người ta cho rằng nhiều cấp độ của mỗi bước tiếp theo có thể được dự đoán từ bước trước. Nếu đúng như vậy, mRNA dao động sẽ tương ứng với mức độ dao động của protein tế bào, và do đó, nếu có thể theo dõi mRNA, họ sẽ biết loại protein nào mà đồng hồ sinh học điều khiển trong tế bào.
Tuy nhiên, cuộc điều tra này cho thấy mô hình này có thể không phải lúc nào cũng đúng. Việc phân tích tập dữ liệu đại thực bào cho thấy có sự không phù hợp đáng kể giữa các protein và mRNA được kiểm soát bởi đồng hồ sinh học. Dữ liệu này cũng tương tự với nghiên cứu được công bố trên Cell Systems vào năm 2018 bởi phòng thí nghiệm Hurley, cho thấy khoảng 40% protein dao động trong nấm và hệ thống mô hình sinh học, Neurospora crassa, không có mRNA dao động tương ứng.
Hurley cho biết: “Nhưng quy mô của sự khác biệt trong đại thực bào thực sự khiến chúng tôi ngạc nhiên. 80% protein dao động không có mRNA dao động liên quan trong đại thực bào. Điều đó có nghĩa là chúng tôi thực sự đã bỏ lỡ cách tính toán thời gian miễn dịch”.
Nhóm của Hurley, cộng tác với phòng thí nghiệm của Annie Curtis tại Đại học Bác sĩ phẫu thuật Hoàng gia ở Ireland (RCSI), đã có thể dự đoán và sau đó chứng minh rằng đồng hồ điều chỉnh sự trao đổi chất theo thời gian các chức năng miễn dịch quan trọng trong đại thực bào. Để làm như vậy, các nhà nghiên cứu từ RCSI đã theo dõi những ty thể tạo ra năng lượng của các đại thực bào, cho thấy nhịp điệu mà một số bào quan tách ra để tạo ra năng lượng và tái hợp nhất trong giai đoạn nghỉ ngơi. Sau đó, phòng thí nghiệm Hurley đã có thể chỉ ra rằng thời gian của quá trình miễn dịch quan trọng được kiểm soát bởi những thay đổi trong sản xuất năng lượng do sự phân tách và hợp nhất của ty thể.
Giảng viên cao cấp Curtis tại RCSI cho biết: Dữ liệu của chúng tôi chỉ ra nhu cầu theo dõi nhịp điệu ở một cấp độ hoàn toàn mới. Điều đó cũng có nghĩa là cơ thể chúng ta được điều chỉnh bởi đồng hồ sinh học nhiều hơn chúng ta tưởng. Sự tính toán nhịp sinh học của hệ miễn dịch có ý nghĩa đối với sức khỏe con người, điều trị bệnh và hiệu quả của vắc-xin.
Đ.T.V (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2021-01-immune-killer-cells-circadian-rhythms.html, 12/01/2021