Простая ошибка желудка может нанести большой ущерб. По желудочно-кишечному тракту - прямо на линии огня - разбросано 100 миллионов нейронов, которые могут быть уничтожены кишечными инфекциями, что потенциально может привести к долгосрочным заболеваниям желудочно-кишечного тракта.
Но у кишечной инфекции может быть и положительная сторона. Новое исследование показало, что у мышей, инфицированных бактериями или паразитами, развивается уникальная форма толерантности, совершенно не похожая на иммунный ответ из учебников. В исследовании, опубликованном в Cell , описывается, как макрофаги кишечника реагируют на предшествующее повреждение, защищая кишечные нейроны , предотвращая их отмирание при поражении будущих патогенов. Эти результаты могут в конечном итоге иметь клиническое значение для таких состояний, как синдром раздраженного кишечника, которые были связаны с безудержной гибелью кишечных нейронов.
«Мы описываем своего рода врожденную память, которая сохраняется после того, как первичная инфекция исчезла», - говорит Дэниел Муцида из Рокфеллера. «Эта толерантность существует не для того, чтобы убивать будущие патогены, а для борьбы с ущербом, который вызывает инфекция, - с сохранением количества нейронов в кишечнике».
Нейронная причина смерти
Кишечная нервная система, известная как «второй мозг» тела, содержит самые большие депо нейронов и глии за пределами самого мозга. Собственная нервная система желудочно-кишечного тракта существует более или менее автономно, без значительного участия мозга. Он управляет перемещением питательных веществ и отходов по указанию, координируя местный обмен жидкости и кровоток с властью, которой нет больше нигде в периферической нервной системе.
Если достаточное количество этих нейронов умирает, желудочно-кишечный тракт выходит из-под контроля.
Муцида и его коллеги сообщили в прошлом году, что кишечные инфекции у мышей могут убивать кишечные нейроны грызунов с катастрофическими последствиями для перистальтики кишечника. В то время исследователи отметили, что симптомы СРК точно отражают то, что можно было бы ожидать, когда кишечные нейроны массово умирают, что повышает вероятность того, что в противном случае незначительные кишечные инфекции могли бы уничтожать кишечные нейроны у одних людей больше, чем у других, что приводило бы к запорам. и другие необъяснимые состояния желудочно-кишечного тракта.
Исследователи задались вопросом, есть ли в организме какой-то механизм предотвращения потери нейронов в результате инфекции. В предыдущей работе лаборатория действительно продемонстрировала, что макрофаги в кишечнике производят специализированные молекулы, которые предотвращают гибель нейронов в ответ на стресс.
Начала формироваться гипотеза. «Мы знали, что кишечные инфекции вызывают потерю нейронов, и мы знали, что макрофаги предотвращают гибель нервных клеток», - говорит Муцида. «Мы задавались вопросом, действительно ли мы изучаем единственный путь. Активирует ли предшествующая инфекция эти макрофаги для защиты нейронов от будущих инфекций?»
Бактерии против паразитов
Постдокторант Томаш Арендс и другие члены лаборатории сначала заразили мышей нелетальным штаммом сальмонеллы , стандартным бактериальным источником пищевого отравления. Мыши избавились от инфекции примерно за неделю, потеряв при этом ряд кишечных нейронов. Затем они заразили тех же мышей другой сопоставимой бактерией пищевого происхождения. На этот раз мыши не потеряли больше кишечных нейронов, что позволяет предположить, что первая инфекция создала механизм толерантности, который предотвратил потерю нейронов.
Ученые обнаружили, что распространенные паразитарные инфекции также имеют аналогичное влияние. «В отличие от патогенных бактерий, некоторые паразиты, такие как гельминты, научились жить внутри нас, не причиняя чрезмерного вреда тканям», - говорит он. Действительно, это семейство паразитов, в которое входят сосальщики, ленточные черви и нематоды, заражаются более тонким способом, чем очень враждебные бактерии. Но они также вызывают еще большую и более далеко идущую защиту.
Муцида обнаружила, что во время первичной бактериальной инфекции нейроны обращаются к макрофагам, которые устремляются к этой области и защищают ее уязвимые клетки от будущих атак. Однако, когда гельминт проникает в кишечник, именно Т-клетки привлекают макрофаги, отправляя их даже в отдаленные части кишечника, чтобы гарантировать, что весь спектр кишечных нейронов защищен от будущих повреждений.
В конце концов, бактериальные и гельминтозные инфекции разными путями приводили к защите кишечных нейронов.
Затем Арендс повторил эксперименты на мышах из зоомагазина. «Животные в дикой природе, вероятно, уже перенесли некоторые из этих инфекций», - говорит он. «Мы ожидаем заранее установленной толерантности к потере нейронов». Действительно, у этих животных не было потери нейронов из-за какой-либо инфекции. «У них вообще было много гельминтов», - говорит Муцида. «Паразитарные инфекции выполняли свою работу, предотвращая потери нейронов, которые мы наблюдали у изолированных животных в лаборатории».
Инстинктивное чувство
Муцида теперь надеется определить точное влияние потери нейронов в желудочно-кишечном тракте. «Мы наблюдали, что животные потребляют больше калорий, не прибавляя в весе после потери нейронов», - говорит он. «Это может означать, что потеря кишечных нейронов также влияет на усвоение питательных веществ, метаболизм и потребление калорий».
Потеря нейронов может иметь больше последствий, чем мы ожидали », - добавляет он.
Муцида считает, что это исследование может способствовать более полному пониманию основных причин СРК и связанных с ним состояний. «Существует предположение, что количество кишечных нейронов на протяжении всей жизни определяется инфекциями в раннем детстве, что предотвращает потерю нейронов после каждой последующей инфекции», - объясняет Муцида.
Люди, у которых по каким-либо причинам не развивается толерантность, могут продолжать терять кишечные нейроны на протяжении всей своей жизни с каждой последующей инфекцией . В будущих исследованиях будут изучены альтернативные методы защиты нейронов кишечника, которые, как мы надеемся, проложат путь для лечения.