Dôsledky tlmeného osvetlenia počas noci na lipopolysacharidom indukovanú zápalovú odpoveď potkana

Dôsledky tlmeného osvetlenia počas noci na lipopolysacharidom indukovanú zápalovú odpoveď potkana

Sekcia: 
Rok:
2022

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
80%
Prevedenie (dizajn)
80%
Diskusná interakcia
67%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
RNDr. Jana Fedorová PhD.100%100%-
Ing. Veronika Šamajová100%100%-
RNDr. Peter Bališ PhD.100%100%100%

Dôsledky tlmeného osvetlenia počas noci na lipopolysacharidom indukovanú zápalovú odpoveď potkana

Viera Jerigová1 , Michal Zeman , Monika Okuliarová
1 Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského v Bratislave, Katedra živočíšnej fyziológie a etológie
jerigova4@uniba.sk

Mnohé procesy v organizme vykazujú cirkadiánne rytmy s periódou približne 24 hodín. Tieto rytmy sú v organizme generované endogénne a sú synchronizované s faktormi prostredia [1]. Pre väčšinu organizmov je hlavným synchronizačným faktorom (Zeitgeberom) pravidelné striedanie svetla a tmy, preto vystavenie svetlu počas noci môže narúšať cirkadiánny systém a prispievať k desynchronizácii cirkadiánnych rytmov [2]. V našej práci sme sa zamerali na dôsledky vystavenia potkanov svetlu počas noci s nízkou intenzitou (ALAN) na lipopolysacharidom (LPS) indukovaný zápal.

V prvom experimente sme analyzovali vplyv ALAN s nízkou intenzitou (~2 lux počas tmavej fázy dňa) na 24-h profil teploty tela za fyziologických podmienok aj v odpovedi na imunitnú stimuláciu. Teplota tela v 5 minútových intervaloch bola zaznamenávaná teplotnými senzormi (StarOddi, Ltd., Island), ktoré boli implantované subkutánne do oblasti medzi lopatkami. V druhom experimente bol potkanom na začiatku pasívnej (ZT2, ZT0 – začiatok svetlej fázy) alebo aktívnej fázy dňa (ZT14) i.p. podaný LPS alebo fyziologický roztok. V krvi sme 24 h po LPS stimulácii pomocou prietokovej cytometrie analyzovali počet cirkulujúcich leukocytov a zároveň sme v pravidelných intervaloch počas 8 dní od stimulácie zaznamenávali hmotnosť tela a množstvo spotrebovaného krmiva.

Denný profil teploty tela predstavuje jeden z rytmických výstupov regulovaných centrálnym oscilátorom nachádzajúcim sa v suprachiazmatických jadrách hypotalamu [3]. Režim ALAN prechodne oslabil rytmus teploty tela najmä po dvoch týždňoch experimentálneho režimu. Cirkadiánne rytmy sú v organizme generované endogénne, čo znamená, že pretrvávajú aj v konštantných podmienkach bez prítomnosti environmentálnych stimulov [1]. Vystavenie ALAN režimu nemalo vplyv na dĺžku endogénnej periódy teploty tela po umiestnení zvierat do konštantnej tmy. Vzostup teploty tela počas zápalu patrí k nešpecifickým obranným mechanizmom organizmu [3]. Stimulácia s LPS sa u kontrolných zvierat prejavila najskôr poklesom teploty tela v subjektívnej aktívnej fáze a následným vzostupom v subjektívnej pasívnej fáze, čo viedlo k strate dennej variability 24 h po LPS. Potkany vystavené ALAN, nereagovali na LPS stimuláciu prechodnou hypotermiou, avšak vykazovali výraznú febrilnú odpoveď 24 h po podaní LPS. Behaviorálnou reakciou na podanie LPS je pokles hmotnosti tela a znížený príjem potravy, ktoré sme zaznamenali na tretí a piaty deň po podaní LPS, pričom potkany na ALAN režime mali v porovnaní s kontrolou menšiu stratu hmotnosti v dôsledku menšieho poklesu v spotrebe krmiva, predovšetkým po LPS stimulácii v ZT2. Počet leukocytov v cirkulácii, ale aj citlivosť organizmu na zápalové stimuly sa menia v závislosti od fázy dňa [4]. Na úrovni počtu cirkulujúcich leukocytov vystavenie ALAN eliminovalo ich dennú variabilitu a tiež potlačilo od fázy dňa závislú odpoveď na LPS.

Naše výsledky ukázali, že vystavenie potkanov ALAN oslabilo rytmus teploty tela a počtu bielych krviniek v cirkulácii, čo sa prejavilo deregulovanou febrilnou odpoveďou a zmenenou reaktivitou bielych krviniek počas akútneho zápalu. Narušenie obranných mechanizmov vplyvom dlhodobej expozície ALAN preto môže potenciálne zvyšovať riziko rozvoja ochorení.

Poďakovanie: 

Táto práca bola podporená grantmi APVV-17-0178, VEGA 1/0492/19 a VEGA 1/0565/22. Poďakovanie by sme chceli vyjadriť doc. Mgr. Ľubošovi Molčanovi, PhD. za jeho pomoc pri chirurgických procedúrach.

Zdroje: 

[1] Honma S. (2018) J. Physiol. Sci. 68, p. 207

[2] Lunn R. M., Blask D. E., Coogan A. N., et al. (2017) Sci. Total. Environ. 607-608, p. 1073

[3] Coiffard B., Dialla A. B., Mezouar S., et al. (2021) Biology. 10, 65

[4] Pick R., He W., Chen C. S., et al. (2019) Trends Immunol. 40: 524–537

Diskusia

Dobrý deň,

Vaša vedecká skupina sa dlhodobo zaoberá cirkadiálnymi rytmami, čo sme nás stále teší, lebo mnoho vaších poznatkov nám napomáha v iných vedeckých oblastiach. Napriek tomu aj keď to nie je súčasťou prezentácie, rád by som sa opýtal, ako sa vyvíjal krvný tlak a frekvencia u týchto zvierat, nakoľko predpokladám, že im telemetriou boli merané aj tieto parametre.

Čo v konečnom dôsledku vyplýva z vaších zistení pre moderného človeka, ktorý má mnohokrát obrátený, poprípade mnohí ľudia (z dôvodu nočných pracovných zmien), posunutý cirkadianny rytmus.

 

Ďakujem

Dobrý deň, ďakujem za otázky.

Tlak krvi a frekvencia srdca u týchto zvierat neboli merané, nakoľko StarOddi senzory, ktoré sme použili boli určené len na meranie telesnej teploty. (Tieto senzory nefungujú ako klasické senzory pre telemetrické merania, pretože namerané dáta uchovávajú v sebe a je ich možné stiahnuť až po ukončení experimentu a vyňatí senzoru zo zvieraťa.) Avšak kolegovia, ktorí pracovali s telemetrickými zvieratami v rámci iného experimentu ukázali, že vystavenie svetlu počas noci, podobne ako v našom prípade, prechodne znížilo rozdiely medzi tmavou a svetlou fázou dňa v rytmoch srdcovej frekvencie a systolického tlaku krvi v dôsledku poklesu hodnôt počas tmavej fázy dňa.

U ľudí dlhodobo pracujúcich na zmeny boli pozorované zvýšené hladiny cirkulujúcich monocytov a tiež vyššia koncentrácia prozápalovách faktorov (TNFα, IL-1β, IL-18). Na základe našich dát, ktoré ukazujú zmeny vo febrilnej odpovedi a tiež zmeny na úrovni dennej variability bielych krviniek predpokladáme, že vystavenie svetlu počas noci môže oslabovať cirkadiánnu kontrolu týchto parametrov, pričom zmeny v reaktivite na poškodzujúce vplyvy v priebehu dňa môžu meniť citlivosť organizmu na patogény a tiež prispievať k vyššiemu riziku alebo aj rozvoju ochorení.