Åreforkalkning: Kan det være den beste tiden på dagen for medisiner?
For første gang finner forskere at døgnrytme påvirker biologien til aterosklerose, som er en tilstand som kan føre til hjerteinfarkt og hjerneslag på grunn av tette arterier.
Dette betyr at det kan være den beste tiden på dagen for personer som får behandling for aterosklerose å ta medisinene, foreslår forskere fra Ludwig Maximilian University (LMU) i München, Tyskland.
"Vår studie," bemerker seniorforfatter Oliver Söhnlein, professor i LMUs institutt for kardiovaskulær forebygging, "viser hvordan sirkadiske mønstre kan brukes til tidsbestemt terapeutisk intervensjon muligens med lavere bivirkninger og høyere effekt."
Han og kollegene rapporterer sine funn i et papir som nå er publisert i tidsskriftet Cellemetabolisme.
Åreforkalkning og døgnrytme
Aterosklerose er en tilstand der fettavleiringer bygger seg opp i arteriene og gradvis får dem til å bli harde og smale. Disse avleiringene kalles plakk, og de er laget av fettmolekyler, kolesterol, kalsium og andre stoffer i blodet.
De bygger seg langsomt opp over mange år - til og med tiår - og begrenser strømmen av oksygen- og næringsrikt blod til det punktet at det forårsaker hjertesykdom, hjerteinfarkt, hjerneslag og noen ganger død.
Døgnrytmer er mønstre av biologi og atferd som følger en syklus på rundt 24 timer. De kan observeres i nesten alle levende ting, fra celler og bakterier til planter og dyr. Forskere har til og med observert dem i laboratoriedyrkede celler.
Kontrollen og tidspunktet for døgnrytmer er diktert av klokkegener som instruerer celler hvordan de skal lage proteinene som kjører deres biologiske klokker. Kroppens mange biologiske klokker holdes synkronisert av en hovedklokke i hjernen.
Sirkadiske mønstre og kronofarmakologi
Det er økende bevis for at biologiske klokker er nært knyttet til det kardiovaskulære systemet. Kjente eksempler på dette inkluderer hjertefrekvens og blodtrykk, som er kjent for å variere i henhold til tid på dagen.
Sirkadiske mønstre har også blitt observert i biologien til blodkarvev, dannelse av blodplater og begynnelsen av arytmi, hjerteinfarkt, hjerneslag og andre hjerte- og karsykdommer. Det er også bevis for at forstyrrelse av døgnrytmen kan være en risikofaktor for slike sykdommer.
Gitt at døgnrytme er så nært knyttet til biologiske prosesser, ville det være rimelig å anta at det også påvirker medisinenes effektivitet.
Til tross for flere tiår med forskning på biologiske klokker, er døgnrytmen "bare sjelden vurdert av klinikere, medikamentutviklere eller regulatorer."
Den nye studien gjelder feltet kronofarmakologi, der forskere i økende grad undersøker effekten av døgnrytme på biologisk respons på medisiner.
Immuncellerekrutteringsmønster er sirkadisk
Prof. Söhnlein og hans team ved LMU forsker på biologien av aterosklerose på molekylært nivå. De forklarer at når sykdommen utvikler seg, samles immunceller på stedene der plakk bygger seg opp.
Disse immuncellene sender ut signaler som tiltrekker flere celler for å forsøke å takle skaden, men til slutt bryter immunreparasjonsmekanismen sammen og betennelse setter inn.
Forskerne bemerker imidlertid at mens betennelse kan ta år å utvikle seg, følger mønsteret med "rekruttering" av immunceller bak betennelsen en døgnrytme. De bekreftet dette ved å observere mus med aterosklerose.
De fant at det var tider på dagen da antallet hvite blodlegemer som ankom betennelsesstedet økte tredobbelt.
Teamet la også merke til at denne toppen av immuncelleaktivitet i aterosklerotiske avleiringer skjedde 12 timer ut av fase med rekruttering av hvite blodlegemer i "mikrosirkulasjonen" av små blodkar.
"Rekruttering av hvite blodlegemer i mikrosirkulasjonen er viktig for akutte infeksjoner som for eksempel en lunge- eller blæreinfeksjon," forklarer prof. Söhnlein.
Implikasjoner for legemiddeltid
Dette 12-timers skiftet kan være veldig nyttig fra et behandlingssynspunkt. Legemidlet bør gis slik at det stopper rekruttering av immunceller på stedet for aterosklerotisk betennelse, men ikke på steder der det er nødvendig for mikrosirkulasjon. Kan det å gi det til “rett tid” sikre dette?
Teamet viste at dette kan fungere ved å teste det i en modell av de tidlige stadiene av aterosklerose.
For det første identifiserte forskerne molekylveien som rekrutterer de hvite blodcellene. Deretter viste de at blokkering av den under "aktivitetsfasen" av migrasjon av hvite blodlegemer til aterosklerotiske steder ikke påvirket mikrosirkulasjonsmigrasjonen.
"På bestemte tider av dagen reiser tre ganger så mange leukocytter til sentrum av arteriell betennelse som det er tilfelle for andre tider."
Prof. Oliver Söhnlein
