Чем горячее – тем лучше: ученые показывают, как «горячие» люди борются с инфекцией и раком

Чем выше температура нашего тела, тем больше усиливается главная система защиты, которая борется с опухолями, травмами или инфекциями, – так утверждают данные нового исследования, проведенного совместно междисциплинарной командой математиков и биологов из университетов Уорика и Манчестера.

Исследователи продемонстрировали, что даже небольшое повышение температуры (например, во время простуды) ускоряет скорость клеточных «часов», которые контролируют ответ на инфекции, – и это открытие может привести к созданию более эффективных и быстродействующих препаратов, которые воздействуют на ключевой белок, участвующий в этом процессе.

Биологи обнаружили, что воспалительные сигналы активируют белок под названием ядерный фактор kappa B (NF-κB, транскрипционный фактор NF-κB), запускающий клеточные «часы», в которых белки NF-κB перемещаются назад и вперед, в ядро ​​клетки и из него, где включают и выключают гены.

Этот процесс позволяет клеткам реагировать на опухоль, травму или инфекцию. Неконтролируемый NF-κB связан с воспалительными заболеваниями, такими как болезнь Крона, псориаз и ревматоидный артрит.

При температуре тела 34 градуса Цельсия «часы» NF-κB замедляются. При более высоких, чем нормальная, 37 градусов Цельсия, температура (например, при лихорадке, когда цифры достигают 40 градусов) часы NF-κB ускоряются.

Математики из Центра биологии, входящего в состав организаций Университета Уорика, подсчитали, как именно повышение температуры ускоряет этот цикл.

Они спрогнозировали, что белок под названием A20 (который необходим для предотвращения воспалительных заболеваний) может быть существенно вовлечен в этот процесс. Затем экспериментаторы удалили A20 из клеток и обнаружили, что часы NF-kB потеряли свою чувствительность к повышению температуры.

Ведущий математик университета, профессор Дэвид Рэнд, доктор математических наук и член Зеемановского института системной биологии и эпидемиологии инфекционных заболеваний (Zeeman Institute for Systems Biology and Infectious Disease Epidemiology, SBIDER, входит в систему организаций университета Уорика), объяснил, что в обычной жизни 24-часовые «часы» тела контролируют небольшие (1,5 градуса) изменения температуры тела.

Он прокомментировал: «Низкая температура тела во время сна может дать крайне интересное объяснение тому, как работа посменно, джетлаг или расстройства сна вызывают увеличение количества воспалительных заболеваний».

Математик Дэн Вудкок из Университета Уорика сказал: «Это отличный пример того, как математическое моделирование, примененное к клеткам, может привести к новому и полезному пониманию биологического процесса».

Хотя активность многих генов, контролируемых NF-kB, не подвержена влиянию температуры, ключевая группа генов показала изменение своих профилей при разных температурах. Эти чувствительные к температуре гены включают в себя ключевые регуляторы воспаления и регуляторы межклеточной коммуникации, которые могут влиять на реакцию клеток.

Это исследование показывает, что температура изменяет воспаление в клетках и тканях естественным, биологическим способом, и предполагает, что новые препараты смогут более точно изменять воспалительный ответ, воздействуя на белок A20.

Профессор Майк Уайт, ведущий биолог Манчестерского университета, сказал, что исследование дает возможное объяснение того, как оба фактора – и окружающая среда, и температура тела – влияют на наше здоровье: «Мы уже довольно давно знаем, что эпидемии гриппа и простудных заболеваний имеют тенденцию развиваться в зимний период, когда температура окружающей среды более низкая. Кроме того, мыши, живущие при более высоких температурах, меньше страдают воспалительными заболеваниями и опухолями. Теперь эти закономерности могут быть объяснены изменениями иммунного ответа при изменении температуры».