Активность тысяч генов зависит от времени года

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, подтверждает то, о чём человечество догадывалось на протяжении веков: иммунная система по-разному работает в зимнее и летнее время. По мнению учёных из Кембриджского университета, которые возглавили научную работу, данное объяснение поможет понять, почему некоторые недуги, такие как болезни сердца и ревматоидный артрит, усугубляются в зимнее время, тогда как летом люди в целом болеют реже.

Учёные подсчитали, что активность почти четверти человеческих генов — 5136 из 22822 протестированных — варьируется в зависимости от времени года. Часть генов оказались более активными в летний период, а часть — в зимнее время. Это явление влияет на различные аспекты физиологии человеческого тела, к примеру, на работу иммунной системы или скорость формирования жировой ткани.

"В некотором смысле это очевидно: люди веками замечали, что зимой и весной они болеют чаще инфекционными заболеваниями, а в холодные сезоны или летом обостряются совершенно иные недуги. Я думаю, что новая теория предлагает объяснение тому, почему многие болезни, начиная от сердечно-сосудистых и заканчивая психиатрическими, усугубляются в зимние месяцы. До нас ещё никто так пристально не рассматривал вопрос влияния смены времён года на активность генов и иммунной системы человека", — рассказывает ведущий автор исследования профессор Джон Тодд (John Todd), директор Фонда исследований юношеского диабета при Кембриджском университете.

Для проведения своего исследования команда забрала образцы крови и жировой ткани у 16 тысяч добровольцев, проживающих в разных странах северного и южного полушария — в Великобритании, США, Исландии, Австралии, Гамбии и многих других. Учёные рассматривали типы клеток, присутствовавшие в тканях, а также измеряли уровни экспрессии генов в отдельных клетках.

Анализ показал, что экспрессия тысяч генов проходит по-разному в зависимости от того, в какое время года были приняты на анализ образцы человеческих тканей. Как рассказывается в пресс-релизе, оказалось, что типы клеток, присутствовавшие в крови, проявили сезонную зависимость.

Примечательно, что экспрессия тех генов, которые также зависели от смены времён года, существенно отличалась у жителей северного и южного полушария. А у доноров из Исландии картина сезонной активности не отразилась на результатах анализов вообще. Исландцы знакомы не понаслышке с понятиями "полярный день" и "полярная ночь", и потому у них не нашлось сезонозависимых генов, считают учёные.

Один ген, впрочем, привлёк особое внимание учёных. Участок ДНК под кодовым названием ARNTL оказался наиболее активным в летний период и наименее активным — в зимнее время. Предыдущие исследования показали, что, по крайней мере, у мышей этот ген подавляет воспаление — реакцию организма на инфекцию. Если этот ген носит ту же функцию и у людей, то у них уровни воспаления будут выше в течение зимы в северном полушарии. Воспаление является фактором риска для ряда заболеваний и, следовательно, в зимний период они наиболее опасны для человека.

В рамках своей работы профессор Тодд и его коллеги пришли ещё к одному интересному выводу. Оказывается, набор генов, связанных с реакцией индивида на вакцинацию, был более активен зимой. Это может означать, что некоторые программы вакцинации должны быть более эффективными в зимние месяцы, когда иммунная система уже подготовлена к сложностям и в любой момент может выдать реакцию на инфекцию.

Наибольшая активность иммунной системы у европейцев и австралийцев в зимнее время авторы исследования объясняют тем, что инфекции наиболее активно распространяются именно в холодные месяцы. Что же касается жителей Гамбии, то их анализы показали наибольшее количество иммунных клеток в крови, если образцы были забраны в период с июня по октябрь. На это время как раз приходится сезон дождей, во время которого наиболее активно распространяются различные заболевания, такие как малярия.

Пока не ясно, какой механизм поддерживает сезонные колебания в активности иммунной системе человека, однако учёные ещё планируют поискать ответ на этот вопрос.

На данный же момент очевидно, что новое открытие поможет в разработке новых сезонных методов лечения от различных заболеваний, которые будут учитывать как работу самой иммунной системы, так и многие другие факторы, от которых может зависеть жизнь и здоровье пациента.

Добавим, что ранее другое научное исследование показало, что смерть от гриппа определяется ошибками в генах. Особые циклы генетической активности были также обнаружены и у океанических бактерий.