Хорошо известно, что люди, которые работают в ночную смену или часто путешествуют по разным часовым поясам, имеют более высокую тенденцию к полноте и воспалению кишечника. Основная причина этого устойчивого явления была предметом многих исследований, в которых пытались связать физиологические процессы с активностью циркадных часов мозга, которые генерируются в ответ на дневной цикл.
Группа Энрике Вейга-Фернандес из Центра Неизвестного Шампалимо в Лиссабоне, Португалия, обнаружила, что функция группы иммунных клеток , которые, как известно, вносят значительный вклад в здоровье кишечника, напрямую контролируется мозгом. циркадные часы. Их результаты были опубликованы сегодня в научном журнале Nature .
«Недостаток сна или изменение привычек сна могут иметь драматические последствия для здоровья, приводя к целому ряду заболеваний, которые часто имеют иммунный компонент, таких как воспалительные заболевания кишечника», – говорит Вейга-Фернандес, главный исследователь. «Чтобы понять, почему это происходит, мы начали с вопроса, влияют ли циркадные часы на иммунные клетки кишечника».
Большие часы и маленькие часы
Почти все клетки в организме имеют внутренний генетический механизм, который следует циркадному ритму за счет экспрессии так называемых «часовых генов». Гены часов работают как маленькие часы, которые информируют клетки о времени суток и тем самым помогают органам и системам, которые клетки составляют вместе, предвидеть, что произойдет, например, если пора есть или спать.
Несмотря на то, что эти часы ячеек автономны, их все же необходимо синхронизировать, чтобы «все были на одной странице».
«Клетки внутри тела не имеют прямой информации о внешнем свете, а это означает, что часы отдельных клеток могут быть выключены», – объясняет Вейга-Фернандес. «Работа часов мозга, которые получают прямую информацию о дневном свете, состоит в том, чтобы синхронизировать все эти маленькие часы внутри тела, чтобы все системы были синхронизированы, что абсолютно необходимо для нашего благополучия».
Среди множества иммунных клеток, присутствующих в кишечнике, команда обнаружила, что врожденные лимфоидные клетки 3-го типа (ILC3) особенно восприимчивы к нарушениям их часовых генов. «Эти клетки выполняют важные функции в кишечнике: они борются с инфекциями, контролируют целостность эпителия кишечника и инструктируют всасывание липидов», – объясняет Вейга-Фернандес. «Когда мы нарушили их часы, мы обнаружили, что количество ILC3 в кишечнике значительно уменьшилось. Это привело к серьезному воспалению, нарушению кишечного барьера и увеличению накопления жира».
Эти надежные результаты побудили команду исследовать, почему на количество ILC3 в кишечнике так сильно влияют циркадные часы мозга. Ответ на этот вопрос оказался тем недостающим звеном, которое они искали.
Все дело в том, чтобы оказаться в нужном месте в нужное время
Когда команда проанализировала, как нарушение циркадных часов мозга влияет на экспрессию различных генов в ILC3, они обнаружили, что это привело к очень специфической проблеме: отсутствовал молекулярный почтовый индекс! Так получилось, что для того, чтобы локализоваться в кишечнике, ILC3 должны экспрессировать белок на своей мембране, который работает как молекулярный почтовый индекс. Этот «тег» указывает ILC3, которые являются временными резидентами в кишечнике, куда им мигрировать. В отсутствие циркадных сигналов мозга ILC3 не смогли выразить этот тег, что означало, что они не смогли достичь места назначения.
По словам Вейги-Фернандес, эти результаты очень впечатляющие, потому что они проясняют, почему здоровье кишечника ухудшается у людей, которые обычно ведут активный образ жизни в ночное время. «Этот механизм – прекрасный пример эволюционной адаптации», – говорит Вейга-Фернандес. «В течение дня, когда вы кормите, циркадные часы мозга снижают активность ILC3, чтобы способствовать здоровому метаболизму липидов. Но тогда во время кормления может быть поврежден кишечник. Таким образом, по окончании периода кормления циркадные часы мозга заставляют ILC3 вернуться в кишечник, где они теперь необходимы для борьбы с захватчиками и ускорения регенерации эпителия ».
«Поэтому неудивительно, – продолжает он, – что люди, работающие в ночное время, могут страдать от воспалительных кишечных расстройств. Все это связано с тем фактом, что эта специфическая нейроиммунная ось так хорошо регулируется часами мозга. что любые изменения в наших привычках немедленно влияют на эти важные, древние иммунные клетки ».
Это исследование объединяет серию революционных открытий, сделанных Вейга-Фернандесом и его командой, и все они устанавливают новые связи между иммунной и нервной системами. “Идея о том, что нервная система может координировать работу иммунной системы, совершенно нова. Это было очень вдохновляющее путешествие; чем больше мы узнаем об этой связи, тем больше мы понимаем, насколько она важна для нашего благополучия, и мы ищем с нетерпением жду того, что мы найдем дальше », – заключает он.