Un análisis de un conjunto de células esenciales para el sistema inmunológico de los mamíferos demostró que la capacidad para combatir enfermedades puede depender más de los ciclos circadianos diarios de lo que se suponía anteriormente. Las disfunciones en los ritmos circadianos, que mantienen nuestro cuerpo en sintonía con los ciclos día / noche, están cada vez más asociados con la diabetes, el cáncer, el Alzheimer y muchas otras enfermedades.
La investigación del Instituto Politécnico Rensselaer
publicada hoy en Genome Research evidencio que la repuesta de los macrófagos puede
cambiar a diario frente a los patógenos y el estrés a través del control
circadiano del metabolismo. El sistema circadiano está compuesto por un conjunto
de proteínas que a manera de reloj anticipan el ciclo día / noche y provocan
oscilaciones diarias en los niveles de enzimas y hormonas y en última
instancia, afectan parámetros fisiológicos como la temperatura corporal y la
respuesta inmunitaria. Este reloj molecular marca el tiempo a través de un ciclo
autorregulador de producción y descomposición de proteínas. Las proteínas del
elemento positivo del reloj desencadenan la producción de las proteínas del
elemento negativo, que a su vez bloquean la producción de las proteínas del
elemento positivo hasta que las proteínas del elemento negativo se descomponen,
creando así un ciclo de retroalimentación negativa que se produce una vez cada
24 horas.
Las proteínas de elementos positivos también regulan las
fluctuaciones en un número sustancial de productos génicos, conocidos como ARN
mensajero o ARNm. Las instrucciones genéticas se transcriben del ADN al ARNm,
que luego se utilizan como receta para ensamblar proteínas, los componentes
básicos funcionales de la célula. Durante mucho tiempo se ha asumido que los
niveles de cada paso subsiguiente podrían predecirse a partir del anterior. Si
ese fuera el caso, el ARNm oscilante se correspondería con los niveles
oscilantes de proteínas celulares y, por lo tanto, si uno pudiera rastrear el
ARNm, sabrían qué proteínas controla el reloj circadiano en la célula.
La investigación mostró que este paradigma puede no ser
siempre cierto. El análisis del conjunto de datos de macrófagos reveló que
había un desajuste sustancial entre las proteínas y los ARNm que están
controlados por el reloj circadiano.
El equipo pudo predecir y luego demostrar que el reloj
regulaba el metabolismo para cronometrar funciones inmunes clave en los
macrófagos. Para ello, rastrearon las
mitocondrias generadoras de energía de los macrófagos, mostrando el ritmo con
el que los orgánulos se separan para generar energía y volver a unirse en una
etapa de reposo. Luego demostraron que la sincronización de los procesos
inmunitarios clave estaba controlada por los cambios en la producción de
energía que resultaban de la división y fusión de las mitocondrias. Esto significa
que nuestros cuerpos están cronometrados por nuestros relojes circadianos más
de lo que pensamos y esta sincronización circadiana del sistema inmunológico
tiene implicaciones para la salud humana, el tratamiento de enfermedades y la
eficacia de las vacunas.
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