Przystosowanie się do nowej strefy czasowej lub harmonogramu pracy może rozregulować wewnętrzny zegar organizmu na kilka dni przyczyniając się do zaburzeń snu, zmian metabolicznych i innych konsekwencji zdrowotnych („jet lag”). Jet lag zaburza rytm dobowy wydzielania leptyny – hormonu sytości. Prowadzi to do spadku jej poziomu, co wzmaga apetyt i zaburza metabolizm.

Naukowcy z Rice University i Northwestern University (USA) opracowali wszczepialną terapię komórkową, która może pomóc organizmowi szybciej przystosować się do tych zaburzeń. Ludzkie komórki nabłonka barwnikowego siatkówki zostały genetycznie zmodyfikowane tak, aby stale wytwarzały leptynę. Następnie zostały umieszczone w mikroskopijnych kapsułkach z alginianu i wszczepione myszom. Kapsułki chronią komórki przed układem odpornościowym, jednocześnie umożliwiając leptynie przedostawanie się do organizmu.

Jak się okazało, obecność komórek skróciła czas potrzebny myszom na dostosowanie się do zmian w cyklu światło-ciemność, które naśladują jet lag i pracę zmianową. Zwierzęta poddane terapii przystosowały się do czterogodzinnego opóźnienia w harmonogramie o 50 proc. szybciej niż myszy kontrolne.

Następnie naukowcy przetestowali terapię na makakach jawajskich, których wzorce snu i czuwania bardziej przypominają ludzkie. Leczenie było dobrze tolerowane i skróciło czas synchronizacji po sześciogodzinnych zmianach harmonogramu o około jeden dzień w porównaniu z grupą kontrolną.

„Obecne metody regulacji rytmów dobowych w dużej mierze opierają się na precyzyjnie określonych zachowaniach, takich jak ekspozycja na światło, harmonogram posiłków czy podawanie melatoniny – powiedział Omid Veiseh, profesor bioinżynierii na Rice University. - Chcieliśmy zbadać, czy tymczasowa terapia komórkowa mogłaby zapewnić bardziej praktyczny sposób na pomoc organizmowi w adaptacji do zmieniających się harmonogramów”.

„Fakt, że zaobserwowaliśmy podobne efekty zarówno u gryzoni, jak i u naczelnych innych niż człowiek, sugeruje, że podstawowa biologia może być zachowana u różnych gatunków” – powiedział Fred Turek z Northwestern University, główny autor badania.

Naukowcy monitorowali wiele fizjologicznych wskaźników zgodności rytmu okołodobowego, w tym aktywność, tętno i temperaturę ciała. Jak wykazała analiza tych wskaźników, zwierzęta, którym wszczepiono implanty produkujące leptynę adaptowały się do nowych harmonogramów szybciej niż grupa kontrolna, która nie otrzymała leczenia.

Co ważne, terapia nie wpłynęła negatywnie na sen. Analiza przebiegu snu u naczelnych innych niż człowiek nie wykazała skrócenia całkowitego czasu snu, fazy REM ani fazy NREM. Naukowcy zaobserwowali również wzrost aktywności snu wolnofalowego po pewnych zmianach harmonogramu, co sugeruje potencjalną poprawę jakości snu w okresie rekonwalescencji.

Poza wykazaniem skuteczności, badanie oceniało również bezpieczeństwo i praktyczność platformy. Badania krwi i monitorowanie kliniczne nie wykazały oznak znaczącej toksyczności u naczelnych innych niż człowiek, a zwierzęta otrzymujące wielokrotne dawki przez rok nie doświadczyły żadnych długoterminowych skutków ubocznych. Otoczone kapsułką komórki pozostawały aktywne przez kilka dni, zanim naturalnie zanikły. Interwencja była tymczasowa i odwracalna.

„Naszym celem nie była trwała zmiana rytmu dobowego – podkreśliła Samantha Fleury, pierwsza autorka publikacji. - Chcieliśmy terapii, która mogłaby zapewnić krótkotrwałe wsparcie w okresach zaburzeń, a następnie naturalnie ustąpić”.

Autorzy badań uważają, że platforma mogłaby zostać ostatecznie zbadana pod kątem zastosowań związanych z częstymi zaburzeniami rytmu dobowego, w tym w pracy zmianowej, operacjach wojskowych, podróżach międzynarodowych i innych sytuacjach, w których ważna jest szybka adaptacja do zmieniających się okoliczności.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/