Viele physiologische und Verhaltensfunktionen, einschließlich des Immunsystems, weisen circadiane Rhythmen auf. Wir wissen, dass circadiane Rhythmen von „Uhrgenen“ erzeugt werden, die die meisten Organe und Zellen beeinflussen – einschließlich derjenigen des Immunsystems, dessen Funktion je nach Tageszeit variiert. Dementsprechend findet man circadiane Rhythmen für verschiedene Aspekte der Physiologie, einschließlich Schlaf, Ernährung, Hormonaktivität und Körpertemperatur. Diese täglichen Rhythmen helfen dem Körper, sich an zyklische Veränderungen in der Umwelt, wie Jahreszeiten und den Tag-Nacht-Zyklus, anzupassen.

Circadianer Rhythmus und Tageszeit der Impfung

Forschungen der RCSI University of Medicine and Health Sciences haben neue Einblicke in den Mechanismus geliefert, der dahinter steckt, wie unsere circadiane 24-Stunden-Körperuhr unsere Immunantwort auf Impfstoffe abhängig von der Tageszeit beeinflusst. Die Studie untersuchte die Veränderungen, die in den Mitochondrien einer Schlüsselimmunzelle stattfinden, die an der Impfstoffantwort beteiligt ist, und könnte dazu beitragen, das Design und den Zeitpunkt der Verabreichung zukünftiger Impfstoffe zu verbessern, um die Wirksamkeit zu maximieren.

Zuvor war festgestellt worden, dass Menschen abhängig von der Tageszeit, zu der der Impfstoff verabreicht wird, stärker auf bestimmte Impfstoffe ansprechen, der Grund dafür war jedoch nicht eindeutig geklärt. Wissenschaftler fanden nun heraus, dass unsere circadiane Uhr die Form der Mitochondrien in dendritischen Zellen verändert. Die Variationen in der Struktur der Mitochondrien beeinflussen, wie gut dendritische Zellen den ganzen Tag über funktionieren.

Die circadiane Uhr in dendritischen Zellen steuert, ob Mitochondrien eine von zwei Formen bilden, entweder lange Fäden, „vernetzt“ oder in kleine punktförmige Stücke zerbrochen. Innerhalb der vernetzten Formation ist die Impfung am effektivsten, da dendritische Zellen den Impfstoff besser in kleine Stücke zerlegen können, um mit unseren Immunzellen (T-Zellen) zu interagieren. Im Rahmen der Studie nutzten die Forscher einen Ansatz, um die vernetzte Phase zu induzieren, was Auswirkungen auf das Impfstoffdesign haben könnte und es uns ermöglicht, unsere Immunantwort unabhängig von der Tageszeit zu optimieren. Dieses Verständnis könnte dabei helfen, sicherzustellen, dass wir den maximalen Nutzen aus der Impfung ziehen.

Zusammenhang zwischen Antikörperreaktion auf den COVID-19-Impfstoff und der Tageszeit

Welche Rolle spielt die Tageszeit bei einer Impfung gegen SARS-CoV-2? Eine Studie in Japan zeigte, dass die Antikörperreaktion auf den COVID-19-mRNA-Impfstoff von Moderna nicht von der Tageszeit abhängt, zu der die Dosis verabreicht wurde. Mehrere Studien haben untersucht, ob die Immunantwort auf COVID-19-Impfstoffe je nach Tageszeit, zu der die Dosis verabreicht wurde, variiert, aber die Ergebnisse waren abhängig von der Art des Impfstoffs, dem Alter und Geschlecht der Teilnehmer. Wissenschaftler der Universität Hokkaido und Kollegen in Japan führten eine Studie durch, die keinen Zusammenhang zwischen der Antikörperreaktion auf den COVID-19-Impfstoff und der Tageszeit der Impfung herstellt.

Die Forscher rekrutierten ihre Studienteilnehmer aus Mitarbeitern und Studenten der Hokkaido University, die ihre erste Dosis des mRNA-1273 (Moderna)-Impfstoffs zwei bis vier Wochen zuvor erhalten hatten. Personen, die zuvor mit COVID-19 infiziert waren, wurden ausgeschlossen. Die Studiengruppe umfasste keine Schichtarbeiter, ein entscheidender Unterschied zwischen dieser und einigen früheren Studien über medizinisches Personal.

Das Team sammelte demografische Daten der letzten Gruppe von 332 japanischen Teilnehmern und entnahm Blutproben, um die Antikörpertiter gegen SARS-CoV-2 zu messen. Anschließend führten sie statistische Analysen durch, um herauszufinden, ob es Zusammenhänge zwischen der Tageszeit, zu der die Teilnehmer ihre Impfstoffdosis erhielten, einem der demografischen Merkmale und der Immunantwort gab.

Ihre Analysen ergaben keinen signifikanten Zusammenhang zwischen der Tageszeit der Impfung und der SARS-CoV-2-Antikörperkonzentration, sie fanden jedoch heraus, dass die Antikörpertiter bei Teilnehmern im Alter von 50 bis 64 Jahren abnahmen, was mit früheren Studien übereinstimmt. Allerdings räumen die Forscher ein, dass weitere Studien nötig sind, um zu untersuchen, ob und inwieweit circadiane Rhythmen die Antikörperantwort auf die Impfung beeinflussen.

T-Zellen zeigen zu bestimmten Tageszeiten unterschiedliche Reaktionen auf Fremdkörper

Laut einer  in Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studie beeinflusst die biologische Uhr die Wirksamkeit der Immunantwort. Tatsächlich funktionieren CD8-T-Zellen, die für die Bekämpfung von Infektionen und Krebs unerlässlich sind, je nach Tageszeit sehr unterschiedlich. Die Studie wurde von einem Forscherteam unter der Leitung von Nicolas Cermakian, PhD, vom Douglas Research Centre, und Nathalie Labrecque, PhD, vom Maisonneuve-Rosemont Hospital Research Centre, durchgeführt.

In früheren Forschungen hatte das Team gezeigt, dass T-Zellen je nach Tageszeit mehr oder weniger stark auf einen Fremdkörper reagieren, aber die Rolle der biologischen Uhr bei diesem Phänomen blieb unbekannt. Anhand eines Maus-Impfmodells entdeckten die Wissenschaftler, dass die Stärke der CD8-T-Zell-Antwort nach der Impfung je nach Tageszeit variierte. Umgekehrt war bei Mäusen, deren CD8-T-Zellen für das Uhr-Gen mangelhaft waren, dieser circadiane Rhythmus aufgehoben, und die Reaktion auf den Impfstoff war tagsüber geringer.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass T-Zellen anfälliger dafür sind, zu bestimmten Tageszeiten aktiviert zu werden. Die Identifizierung der Mechanismen, durch die die biologische Uhr die T-Zell-Antwort moduliert, ist hilfreich, um die Prozesse besser zu verstehen, die optimale T-Zell-Antworten regulieren und Verbesserungen von Impfstrategien und Immuntherapien bei Krebs beitragen zu erzielen.