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.