Atherosclerose: kan er een beste tijd van de dag zijn voor medicatie?
Voor het eerst ontdekken wetenschappers dat het circadiane ritme de biologie van atherosclerose beïnvloedt, een aandoening die kan leiden tot een hartaanval en beroerte als gevolg van verstopte slagaders.
Dit betekent dat er misschien een beste tijd van de dag is voor mensen die worden behandeld voor atherosclerose om hun medicatie in te nemen, suggereren onderzoekers van Ludwig Maximilian University (LMU) in München, Duitsland.
"Onze studie", merkt senior auteur Oliver Söhnlein op, een professor aan het Instituut voor Cardiovasculaire Preventie van LMU, "laat zien hoe circadiane patronen kunnen worden gebruikt voor getimede therapeutische interventie, mogelijk met minder bijwerkingen en een hogere werkzaamheid."
Hij en zijn collega's rapporteren hun bevindingen in een paper die nu in het tijdschrift is gepubliceerd Celstofwisseling.
Atherosclerose en circadiane ritme
Atherosclerose is een aandoening waarbij vetafzettingen zich ophopen in slagaders en er geleidelijk voor zorgen dat ze hard en smal worden. Deze afzettingen worden plaques genoemd en zijn gemaakt van vetmoleculen, cholesterol, calcium en andere stoffen in het bloed.
Ze bouwen zich langzaam op gedurende vele jaren - zelfs decennia - en beperken de stroom van zuurstof- en voedingsstoffenrijk bloed tot het punt dat het hartaandoeningen, hartaanvallen, beroertes en soms de dood veroorzaakt.
Circadiane ritmes zijn patronen van biologie en gedrag die een cyclus van ongeveer 24 uur volgen. Ze kunnen in bijna alle levende wezens worden waargenomen, van cellen en bacteriën tot planten en dieren. Wetenschappers hebben ze zelfs waargenomen in cellen die in een laboratorium zijn gekweekt.
De controle en timing van circadiane ritmes worden gedicteerd door klokgenen die cellen instrueren hoe ze de eiwitten moeten maken die hun biologische klok laten draaien. De vele biologische klokken van het lichaam worden gesynchroniseerd door een hoofdklok in de hersenen.
Circadiane patronen en chronofarmacologie
Er zijn steeds meer aanwijzingen dat biologische klokken nauw verbonden zijn met het cardiovasculaire systeem. Bekende voorbeelden hiervan zijn hartslag en bloeddruk, waarvan bekend is dat ze variëren naargelang het tijdstip van de dag.
Circadiane patronen zijn ook waargenomen in de biologie van bloedvatweefsel, de vorming van bloedplaatjes en het ontstaan van aritmie, hartaanval, beroerte en andere cardiovasculaire aandoeningen. Er zijn ook aanwijzingen dat het verstoren van het circadiane ritme een risicofactor kan zijn voor dergelijke ziekten.
Aangezien het circadiane ritme zo nauw verbonden is met biologische processen, zou het redelijk zijn om aan te nemen dat het ook de effectiviteit van medicijnen beïnvloedt.
Ondanks decennia van onderzoek naar biologische klokken, wordt het circadiane ritme "slechts zelden overwogen door clinici, medicijnontwikkelaars of regelgevers".
De nieuwe studie betreft het gebied van chronofarmacologie, waarin wetenschappers steeds meer het effect van circadiaans ritme op biologische respons op medicijnen onderzoeken.
Het rekruteringspatroon van immuuncellen is circadiaans
Prof. Söhnlein en zijn team bij LMU onderzoeken de biologie van atherosclerose op moleculair niveau. Ze leggen uit dat naarmate de ziekte vordert, immuuncellen samenkomen op de plaatsen waar plaque zich ophoopt.
Deze immuuncellen zenden signalen uit die meer cellen aantrekken om te proberen de schade aan te pakken, maar uiteindelijk breekt het immuunherstelmechanisme af en treedt er een ontsteking op.
De onderzoekers merken echter op dat, hoewel het jaren kan duren voordat een ontsteking zich ontwikkelt, het patroon van "rekrutering" van immuuncellen achter de ontsteking een circadiaans ritme volgt. Ze bevestigden dit door muizen met atherosclerose te observeren.
Ze ontdekten dat er tijden van de dag waren dat het aantal witte bloedcellen dat op de plaats van ontsteking arriveerde, verdrievoudigde.
Het team merkte ook op dat deze piek van immuuncelactiviteit in atherosclerotische afzettingen 12 uur uit fase optrad met de rekrutering van witte bloedcellen in de "microcirculatie" van kleine bloedvaten.
“De rekrutering van witte bloedcellen in de microcirculatie is belangrijk bij acute infecties zoals bijvoorbeeld een long- of blaasontsteking”, legt prof. Söhnlein uit.
Implicaties voor de timing van medicijnen
Deze dienst van 12 uur kan heel nuttig zijn vanuit het oogpunt van de behandeling. Het medicijn moet zo worden gegeven dat het de rekrutering van immuuncellen op de plaats van atherosclerotische ontsteking stopt, maar niet op plaatsen waar ze nodig zijn voor microcirculatie. Zou het geven ervan op het "juiste moment" hiervoor kunnen zorgen?
Het team toonde aan dat dit zou kunnen werken door het te testen in een model van de vroege stadia van atherosclerose.
Ten eerste identificeerden de wetenschappers de moleculaire route die de witte bloedcellen rekruteert. Vervolgens toonden ze aan dat het blokkeren ervan tijdens de "activiteitsfase" van de migratie van witte bloedcellen naar atherosclerotische plaatsen geen invloed had op de migratie van de microcirculatie.
"Op bepaalde momenten van de dag reizen drie keer zoveel leukocyten naar het centrum van arteriële ontsteking als op andere momenten."
Prof. Oliver Söhnlein
