Может ли этот механизм объяснить, почему бессонные ночи влияют на здоровье кишечника?
Воспаление кишечника и другие состояния, затрагивающие иммунную систему, чаще встречаются у людей с нерегулярным режимом сна, в том числе у тех, кто работает в ночную смену. Теперь новое исследование на мышах выявило ранее неизвестный механизм, который может помочь объяснить эту связь.
Механизм касается врожденных лимфоидных клеток группы 3 (ILC3s). Эти иммунные клетки играют важную роль в контроле метаболизма, воспаления и других биологических процессов.
В недавнем Природа В статье ученые объясняют, как они использовали мышей, чтобы лучше понять роль ILC3 в кишечнике.
«Эти клетки, - говорит старший автор исследования Энрике Вейга-Фернандес, доктор философии, - выполняют важные функции в кишечнике - они борются с инфекциями, контролируют целостность эпителия кишечника и управляют всасыванием липидов».
Вейга-Фернандес работает в Центре неизвестных Шампалимо в Лиссабоне, Португалия. Он возглавляет группу, которая исследует связь на клеточном уровне между нервной системой и иммунной системой.
Гены сна, здоровья и часов
«Недостаток сна или изменение привычек сна могут иметь драматические последствия для здоровья, приводя к целому ряду заболеваний, которые часто имеют иммунный компонент, например, воспалительные заболевания кишечника», - объясняет Вейга-Фернандес.
Исследования показали, что у людей, которые работают посменно, чаще возникают определенные долгосрочные проблемы со здоровьем.
Например, те, кто работает в ночную смену в течение длительного времени, имеют более высокий риск заболеваний, таких как язвы, некоторые виды рака, нарушения обмена веществ, ожирение и желудочно-кишечные заболевания.
«Чтобы понять, почему это происходит, - продолжает Вейга-Фернандес, - мы начали с вопроса, влияют ли циркадные часы на иммунные клетки кишечника».
Он и его коллеги обнаружили, что ILC3 особенно чувствительны к изменениям в их генах часов, генах, которые контролируют ритмические клеточные процессы.
Они также обнаружили цепь, которая связывает циркадные или 24-часовые часы в мозге с ILC3 в кишечнике.
Похоже, что нарушения в этой цепи, которая воспринимает изменения в освещении окружающей среды, могут изменить гены часов ILC3. Эти генетические изменения могут нарушить способность иммунных клеток регулировать здоровье кишечника.
Команда продемонстрировала этот эффект, нарушив 24-часовой режим в мозгу мышей.
Авторы пишут, что «Хирургическое или генетическое нарушение регуляции ритмики мозга привело к нарушению циркадных колебаний ILC3, нарушению регуляции микробиома и изменению липидного обмена».
Нарушение мозговых часов снижает уровень ILC3 в кишечнике
Почти все клетки в организме имеют гены часов, которые помогают им следовать 24-часовому циклу.
Гены часов сообщают клеточному механизму, сколько сейчас времени, чтобы биология тела могла подготовиться к чувствительной к циклам деятельности, такой как еда или сон.
В то время как гены часов каждой клетки могут отслеживать время независимо, они полагаются на главные часы в мозгу, чтобы поддерживать их синхронизацию.
Кроме того, поскольку схема часов мозга чувствительна к внешнему свету, связь с генами часов в остальной части тела помогает синхронизировать функции организма с дневными и ночными циклами.
Команда обнаружила, что нарушение работы генов часов ILC3 резко снижает их присутствие в кишечнике.
«Это привело к сильному воспалению, нарушению кишечного барьера и увеличению накопления жира», - отмечает Вейга-Фернандес.
Нарушенные мозговые часы стирают код пункта назначения
Дальнейшее исследование выявило причину резкого снижения уровня ILC3 в кишечнике. Похоже, что нарушение циркадного цикла мозга останавливает поступление важного сигнала к генам часов ILC3.
Потеря сигнала влияет на белок, который сообщает временным клеткам ILC3, куда им мигрировать. Белок работает как почтовый индекс пункта назначения в спутниковой навигации, и без сигнала от циркадной цепи мозга он не может установить почтовый индекс.
Вейга-Фернандес говорит, что он и его команда очень довольны этими результатами, потому что они помогают объяснить, почему у людей, ведущих активный образ жизни в ночное время, более вероятно ухудшение здоровья кишечника и воспалительные заболевания.
Он предполагает, что организм эволюционировал так, что в дневное время, когда преобладает кормление, циркадные часы в мозге говорят ILC3s покинуть кишечник. Это снижает активность ILC3 в кишечнике, что повышает метаболизм липидов.
Однако снижение активности ILC3 также делает кишечник уязвимым для повреждений. Итак, ночью, когда кормление не преобладает, часы мозга приказывают ILC3 вернуться в кишечник и выполнить защитные и восстановительные задачи.
«Это [все] связано с тем фактом, что эта конкретная нейроиммунная ось настолько хорошо регулируется часами мозга, что любые изменения в наших привычках немедленно влияют на эти важные древние иммунные клетки».
Энрике Вейга-Фернандес, доктор философии
