Связь скорости заживления ран, циркадных ритмов и длины ресничек

Почти все организмы на Земле следуют естественному циркадному ритму, который кодируется часовыми генами клеток. Эти гены регулируют 24-часовой ритм организма.

Циркадный ритм определяет не только время сна и бодрствования, но и скорость и время суток, когда заживление ран происходит наиболее эффективно.

Большинство клеток млекопитающих имеют реснички — волосоподобные структуры. Неподвижные (первичные) реснички выполняют сенсорную функцию. Новое исследование, опубликованное в EMBO Reports, изучает их потенциальную роль в процессе заживления в зависимости от циркадного ритма.

Основные выводы:

• Часовые белки, регулирующие 24-часовой ритм клетки, связаны с регуляцией первичных ресничек.
• Длина первичных ресничек меняется в соответствии с колебаниями экспрессии часовых генов в течение дня.
• Скорость заживления раны зависит от длины ресничек: чем они короче, тем быстрее происходит заживление.

Исследование на клетках мышей в течение 72 часов показало, что цикл увеличения и уменьшения длины ресничек соответствует 24-часовому периоду.

«Это позволяет предположить, что 24-часовой цикл первичных ресничек на фибробластах может частично лежать в основе разницы скорости заживления ран днем и ночью», — сказал Рёта Накадзато, исследователь и автор работы.

Фибробласты — клетки, формирующие соединительную ткань и играющие ключевую роль в заживлении. Циркадный ритм в первичных ресничках этих клеток больше вовлечен в заживление днем, чем ночью.

Механизм:

• Днем реснички короче, что облегчает преобразование клетки в тип, способный мигрировать в рану для начала заживления.
• Клетки с более короткими ресничками легче «открепляются» и раньше начинают миграцию к месту раны.
• Первичные реснички также могут участвовать в передаче сигналов, усиливающих восстановление.

«Мы ожидаем, что дальнейший анализ прояснит роль первичных ресничек не только в заживлении ран, но и в различных жизненных явлениях, демонстрирующих циркадные ритмы, таких как сон/бодрствование, секреция гормонов и изменения температуры тела», — отметил Накадзато.

Хотя связь между этими явлениями установлена, необходима дальнейшая работа для выяснения механизма влияния циркадного ритма на физиологию, особенно в незрелых или эмбриональных клетках.

Эти наблюдения позволяют глубже изучить роль биологических часов и их нарушений в различных заболеваниях и могут привести к развитию области «циркадной медицины». Это может помочь в борьбе с джетлагом, бессонницей и другими расстройствами, связанными с нарушением естественных ритмов организма.

В исследовании приняли участие Рёта Накадзато, Фариал Ияз и Кодзи Икегами с кафедры анатомии и биологии развития Высшей школы биомедицинских наук и наук о здоровье Хиросимского университета, а также Юки Мацуда из Медицинской школы Хиросимского университета. Кодзи Икегами также представляет направление Precursory Research for Embryonic Science and Technology.