DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-025-09284-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41486302
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Kingshuk Panda وآخرون
الموضوع الرئيسي: إيقاع الساعة البيولوجية والميلاتونين
الطرق
تحدد قسم الطرق تصميم التجارب والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث نفذوا تجارب محكومة لجمع البيانات حول المتغيرات المحددة. تم إجراء تحليلات إحصائية باستخدام أدوات البرمجيات لضمان قوة النتائج، مع تحديد مستويات الدلالة عند p < 0.05. شملت جمع البيانات أخذ عينات منهجية وتطبيق بروتوكولات قياس موحدة لتعزيز الموثوقية. كما تضمنت الدراسة نماذج رياضية متنوعة لتفسير النتائج، بما في ذلك تحليلات الانحدار لتقييم العلاقات بين المتغيرات المستقلة والتابعة. بشكل عام، تم تصميم الطرق لاختبار الفرضيات بدقة وتقديم رؤى واضحة حول أسئلة البحث المطروحة.
النتائج
تشير النتائج إلى قمع كبير للجينات اليومية في أنسجة الرئة من المتبرعين الإيجابيين لفيروس نقص المناعة البشرية مقارنةً بالضوابط السلبية. أظهرت تحليل تفاعل البوليميراز العكسي الكمي (qRT-PCR) انخفاضًا ملحوظًا في التعبير عن الجينات الأساسية للساعة البيولوجية، بما في ذلك PER1 وPER2 وREV-ERB α وCRY2 وBMAL1 وCLOCK وRORA. على الرغم من أن CRY1 أظهر أيضًا اتجاهًا منخفضًا في التعبير في رئات الإيجابيين لفيروس نقص المناعة البشرية، إلا أن هذه النتيجة لم تصل إلى دلالة إحصائية. ومن الجدير بالذكر أنه بينما أظهر التعبير عن الجينات اليومية في رئات الضوابط غير الإيجابية لفيروس نقص المناعة البشرية تباينًا كبيرًا بين الأفراد، أظهرت العينات الإيجابية لفيروس نقص المناعة البشرية قمعًا أكثر تجانسًا، مما يشير إلى أن البروتينات الفيروسية، وخاصة Tat، قد تمارس تأثيرًا مهيمنًا على التنظيم اليومي، متجاوزة الفروق الفردية.
كشفت التحقيقات الإضافية من خلال الكيمياء النسيجية المناعية (IHC) عن وجود بروتين HIV Tat موضعي في الظهارة الهوائية والحويصلات الهوائية في مقاطع الرئة من المتبرعين الإيجابيين لفيروس نقص المناعة البشرية، مصحوبة بتسلل خلايا التهابية. في المقابل، لم يتم العثور على صبغة Tat قابلة للاكتشاف في أنسجة الرئة السلبية لفيروس نقص المناعة البشرية. كانت شدة الصبغة في رئات الإيجابيين لفيروس نقص المناعة البشرية أعلى بحوالي ستة أضعاف مقارنةً بالضوابط، مما يبرز الدور المحتمل لـ Tat في تعديل التعبير عن الجينات اليومية في سياق عدوى فيروس نقص المناعة البشرية.
المناقشة
تسلط الأبحاث الضوء على التأثير الكبير لبروتين HIV TAT على اضطراب إيقاع الساعة البيولوجية في خلايا الظهارة القصبية، تحديدًا من خلال قمع الجينات الأساسية للساعة مثل BMAL1 وPER2. وجدت الدراسة أن علاج HIV TAT أدى إلى انخفاض ملحوظ في التعبير عن هذه الجينات، بالإضافة إلى تقليل سعة التذبذبات اليومية مقارنةً بالثقافات الضابطة. بالإضافة إلى ذلك، كشفت التحقيقات أن TAT يعطل التعبير عن SIRT1، وهو إنزيم رئيسي يشارك في تنظيم الإيقاعات اليومية، من خلال آلية متوسطة بواسطة microRNA، وخاصة من خلال زيادة التعبير عن miR-126-3p. وقد أظهر هذا microRNA أنه يقمع بشكل كبير مستويات SIRT1، مما يساهم في الاضطراب الملحوظ لمكونات الساعة البيولوجية والاستجابات الالتهابية اللاحقة في الرئة.
علاوة على ذلك، تشير النتائج إلى أن اضطراب الساعة البيولوجية في الرئتين مرتبط بالالتهاب المزمن، وهو سمة من سمات مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، الذي ينتشر بين الأشخاص الذين يعيشون مع فيروس نقص المناعة البشرية. استخدمت الدراسة نماذج تجريبية متنوعة، بما في ذلك ثقافات NHBE ALI والفئران المعدلة وراثيًا SP-C TAT، لإظهار أن قمع SIRT1 الناتج عن HIV TAT يؤدي إلى زيادة إفراز السيتوكينات المؤيدة للالتهابات وميزات انتفاخ الرئة. تقدم هذه الأبحاث رؤى جديدة حول الآليات الجزيئية التي يساهم من خلالها HIV TAT في التهاب الرئة والاضطراب اليومي، مما يبرز الآثار المحتملة لإدارة مرض الانسداد الرئوي المزمن لدى الأفراد الإيجابيين لفيروس نقص المناعة البشرية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-025-09284-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41486302
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Kingshuk Panda et al.
Primary Topic: Circadian rhythm and melatonin
Methods
The methods section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, implementing controlled experiments to gather data on the specified variables. Statistical analyses were performed using software tools to ensure the robustness of the findings, with significance levels set at p < 0.05. Data collection involved systematic sampling and the application of standardized measurement protocols to enhance reliability. The study also incorporated various mathematical models to interpret the results, including regression analyses to assess relationships between independent and dependent variables. Overall, the methods were designed to rigorously test the hypotheses and provide clear insights into the research questions posed.
Results
The results indicate a significant suppression of circadian genes in lung tissues from HIV-positive donors compared to HIV-negative controls. Quantitative reverse transcription-PCR (qRT-PCR) analysis demonstrated a marked downregulation of key circadian clock genes, including PER1, PER2, REV-ERB α, CRY2, BMAL1, CLOCK, and RORA. Although CRY1 also exhibited a lower expression trend in HIV-positive lungs, this finding did not reach statistical significance. Notably, while circadian gene expression in non-HIV control lungs showed considerable inter-individual variability, the HIV-positive samples displayed a more uniform suppression, suggesting that viral proteins, particularly Tat, may exert a dominant influence on circadian regulation, overshadowing individual differences.
Further investigation through immunohistochemistry (IHC) revealed the presence of HIV Tat protein localized to the alveolar and airway epithelium in lung sections from HIV-positive donors, accompanied by inflammatory cell infiltration. In contrast, no detectable Tat staining was found in HIV-negative lung tissues. The staining intensity in HIV-positive lungs was approximately sixfold greater than that in controls, highlighting the potential role of Tat in modulating circadian gene expression in the context of HIV infection.
Discussion
The research highlights the significant impact of HIV TAT on circadian rhythm dysregulation in bronchial epithelial cells, specifically through the suppression of core clock genes such as BMAL1 and PER2. The study found that HIV TAT treatment led to a marked decrease in the expression of these genes, as well as a reduction in the amplitude of circadian oscillations compared to control cultures. Additionally, the investigation revealed that TAT disrupts the expression of SIRT1, a master deacetylase involved in regulating circadian rhythms, through a microRNA-mediated mechanism, particularly via the upregulation of miR-126-3p. This microRNA was shown to significantly suppress SIRT1 levels, contributing to the observed dysregulation of circadian clock components and subsequent inflammatory responses in the lung.
Furthermore, the findings suggest that the dysregulation of the circadian clock in the lungs is associated with chronic inflammation, a hallmark of chronic obstructive pulmonary disease (COPD), which is prevalent among people living with HIV. The study utilized various experimental models, including NHBE ALI cultures and SP-C TAT transgenic mice, to demonstrate that HIV TAT-induced SIRT1 suppression leads to increased proinflammatory cytokine secretion and features of emphysema. This research provides novel insights into the molecular mechanisms by which HIV TAT contributes to lung inflammation and circadian disruption, underscoring the potential implications for managing COPD in HIV-positive individuals.