استكشف باحثون في مركز علوم الصحة بجامعة أريزونا لأبحاث النوم والإيقاع اليومي وعلم الأعصاب، آثار اضطراب الإيقاع اليومي على الرئتين.

ووجد الباحثون، خلال دراستهم التي نشرت في مجلة Frontiers in Immunology، أن كل خلية تقريبًا في الجسم تتبع الوقت.

قال الدكتور سيرام بارثاساراثي، مدير مركز أبحاث النوم والإيقاع اليومي وعلم الأعصاب بجامعة أريزونا للعلوم الصحية: " لدينا ساعة رئيسية في منتصف الدماغ، ولكن لدينا أيضًا ساعات جينية في كل خلية تقريبًا في الجسم، كل نوع من الخلايا له إيقاعه الخاص، وهذا ينطبق على خلايا الكبد وخلايا الدماغ وخلايا الدم البيضاء وما إلى ذلك.. لقد بدأنا نفهم بشكل أفضل الآلية الجزيئية وراء كل هذا، وهو أمر مثير".

الإيقاع الذي يشير إليه بارثاساراثي هو الإيقاع اليومي، أي التغيرات الجسدية والعقلية والسلوكية التي تحدث في دورة طبيعية مدتها 24 ساعة.

وذكر موقع ميديكال إكسبريس أن الإيقاع اليومي ينسق العديد من العمليات البيولوجية، بما في ذلك إنتاج الهرمونات والهضم ودرجة حرارة الجسم.

يساعد الإيقاع اليومي على مزامنة أجهزة الجسم وتنظيم الجهاز المناعي، فهو أشبه بأوركسترا سيمفونية، حيث تعمل جميع النغمات الفردية للموسيقيين معًا لإنشاء موسيقى كلاسيكية.

إذا خرج أحدهم عن الإيقاع، فقد تؤثر التداعيات على المجموعة بأكملها.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على الإيقاع اليومي، بما في ذلك الإجهاد والنشاط البدني وتناول الطعام؛ ومع ذلك، يلعب الضوء والظلام الدور الأكبر.

اضطراب الساعة البيولوجية

يحدث اضطراب الساعة البيولوجية عندما تصبح الساعة الداخلية للجسم غير متزامنة مع البيئة، وتعتبر المستشفيات، وخاصة وحدات العناية المركزة، مصدرًا رئيسيًا لاضطراب الساعة البيولوجية بسبب الإضاءة المستمرة والزيارات المتكررة من الأطباء والممرضات والمساعدين الطبيين، ويمكن أن يكون سبب ذلك عادات النوم أو العمل بنظام المناوبات أو السفر.

يقول بارثاساراثي: "مع اضطراب الرحلات الجوية الطويلة، نسيء إلى الساعة البيولوجية لجسمنا من خلال الطيران بسرعة أكبر مما تستطيع أجسامنا التكيف معه، ويصبح الجسم غير متزامن مع البيئة ومع نفسه أيضًا، لأن الأنظمة المختلفة تعود إلى طبيعتها بمعدلات مختلفة. لبضعة أيام، يكون الجهاز الهضمي والجهاز المناعي والكبد وغيرها من الأنظمة على إيقاعات مختلفة ولا تتواصل بشكل طبيعي".

حددت أبحاث سابقة من جامعة نورث وسترن وجود صلة بين اضطراب الإيقاع اليومي ووظيفة حاجز الأمعاء.

أراد بارثاساراثي معرفة ما إذا كان من الممكن ملاحظة تأثير مماثل في الرئتين.

وفي الدراسة، استخدم الباحثون جداول الإضاءة لإزعاج الإيقاع اليومي للفئران، مما تسبب في حدوث اضطراب في إيقاعها نتيجة اختلاف التوقيت، كما استخدموا أيضًا الليبوبوليساكاريد، وهو جزء من الغشاء الخارجي لأنواع معينة من البكتيريا، لمحاكاة إصابة الرئة الحادة.

وعندما استحضروا اضطراب الإيقاع اليومي، كان أول ما لاحظوه هو زيادة في الالتهاب الرئوي الحاد بسبب تفاقم الاستجابة المناعية.

الالتهاب هو استجابة مناعية لأشياء مثل الإصابة أو السموم، وقال بارثاساراثي إن الارتباط المناعي بالإيقاع اليومي قوي بشكل خاص.

قال بارثاساراثي: "توجد خلايا مناعية أكثر في الجسم عندما نستيقظ ونستعد للنوم"، مضيفًا أن آلية الإيقاع اليومي للخلايا تتضمن أيضًا أجزاء من الخلية تنظم الالتهاب.

وتابع: "تظهر هذه الدراسة أن مجرد الإصابة بفارق زمني طويل قد يؤدي إلى إصابة رئتيك بالالتهابات وزيادة تعرضهما للإصابة".

وبالإضافة إلى زيادة الالتهاب، كانت هذه الدراسة هي المرة الأولى التي يتمكن فيها الباحثون من إظهار زيادة نفاذية الرئة بسبب اضطراب الساعة البيولوجية وتحديد خلل التنظيم الجيني المشارك في هذه العملية.

تحتوي الخلايا على هيكل خلوي يمنح الخلية شكلها وبنيتها.

في الخلايا الظهارية للرئة، التي تساعد في إنشاء حاجز الرئة، تنظم الجينات البروتينات الهيكلية الخلوية التي تلعب دورًا حاسمًا في العديد من الوظائف الخلوية، بما في ذلك الحفاظ على شكل الخلية وتنظيم حركتها.

وجد الباحثون أن بعض الجينات المشاركة في تنظيم الهيكل الخلوي تم تعديلها بشكل كبير أثناء اضطراب الإيقاع اليومي ونماذج إصابة الرئة الحادة.

وقال بارثاساراثي: "ما وجدناه هو أن هذه الجينات الهيكلية الخلوية الأكتينية تم التعبير عنها بشكل مختلف في وجود الليبوبوليساكاريد، مما يؤدي إلى تسرب الشعيرات الدموية في الرئة وإصابة الرئة الحادة، ويتم تعديلها بشكل زائد عن طريق تعطيل الإيقاع اليومي".

عندما تم تعديل هذه الجينات، من المرجح أن يتغير هيكل وشكل الخلايا الظهارية للرئة، مما يؤدي إلى إنشاء فجوات في حاجز الرئة تسمح للسوائل بالتدفق إلى الرئتين.

وقال بارثاساراثي: "نحن نعلم أن إصابة الرئة الحادة تسبب تسربًا في حاجز الرئة والتهابًا، وفي وجود اضطراب في الإيقاع اليومي، تتفاقم الحالة".

وأضاف: "يحدث المزيد من التسرب والمزيد من الالتهاب. وهذا يعني أنه عند مستوى معين من إصابة الرئة، سنغرق الرئتين أكثر ونزيد من التهابهما من خلال خلق اضطراب في الإيقاع اليومي فقط من خلال توقيت الإضاءة".

وقد تؤدي النتائج في نهاية المطاف إلى تغييرات في طريقة رعاية المرضى في المستشفيات، وفي الوقت نفسه، تعمل هذه الدراسة على تعزيز فهم العواقب الخلوية الناجمة عن اضطراب الإيقاع اليومي.

وقال بارثاساراثي: "من خلال استكشاف الآليات الجزيئية، قد نتمكن يومًا ما من العثور على أهداف قابلة للعلاج يمكنها حماية المرضى من تأثيرات اضطراب الساعة البيولوجية والسماح لهم بالشفاء بشكل أكثر فعالية".