Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета (Washington University School of Medicine) в Сент-Луисе определили тип иммунных клеток, известных как врожденные лимфоидные клетки типа 3 (ILC3) и ответственные за здоровую работу кишечника. Учёные обнаружили, что так называемые “часовые” гены активны в таких клетках и что производство клетками иммунных молекул отслеживается с активностью часовых генов. После того как исследователи удалили ключевой “часовой” ген у мышей, животные не смогли произвести подмножество клеток ILC3 и изо всех сил пытались контролировать бактериальную инфекцию в кишечнике.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Immunology, помогают объяснить, почему нарушение циркадных ритмов связано с желудочно-кишечными заболеваниями. Кроме того, ученые считают, что нацеливание “часовых” генов может влиять на иммунные клетки и помочь противостоять негативным последствиям неправильных графиков сна, связанных с кишечными заболеваниями.
Актуальность проблемы
Пищеварительный тракт следует обычным правилам: переваривание пищи и усвоение питательных веществ в часы бодрствования и восполнение изношенных клеток во время сна. Сменная работа и смена часовых поясов могут нарушить график сна и пищеварительные ритмы. Такие нарушения были связаны с повышенным риском кишечных инфекций, ожирения, воспалительных заболеваний кишечника и колоректального рака.
«Становится все более очевидным, что сбои циркадных ритмов, столь распространенные в современной жизни, – сменная работа, смены часовых поясов, хроническое недосыпание – оказывают вредное влияние на здоровье людей, но мы до сих пор не знаем, как именно нарушения сна вызывают эти проблемы», – сообщает автор исследования Марко Колонна (Marco Colonna). «Мы обнаружили, что циркадные ритмы напрямую влияют на функцию иммунных клеток в кишечнике, что может помочь объяснить некоторые проблемы со здоровьем, которые мы видим, такие как воспалительные заболевания кишечника и метаболический синдром».
Клетки ILC3 поддерживают равновесие в кишечнике, укрепляя барьер между триллионами бактерий, которые обычно живут внутри кишечника, и клетками, которые составляют сам кишечник. Они также вырабатывают иммунные молекулы, которые помогают иммунной системе кишечника избегать чрезмерной реакции на безвредные микробы и частицы пищи, сохраняя при этом способность бороться с болезнетворными микроорганизмами.
Результаты научного исследования
Изучая клетки ILC3, взятые из кишечника мыши с шестичасовыми интервалами, исследователи обнаружили, что активность часовых генов изменялась предсказуемым образом в течение дня и что активность генов для иммунных молекул отслеживалась с помощью часовых генов. Когда они ставят некоторых мышей по графику, аналогичному графику, по которому работает сменный работник – восьмичасовое изменение цикла свет-темнота каждые два дня – клетки ILC3 перестают нормально функционировать. Они вырабатывали низкий уровень иммунных молекул при стимуляции для ответа на инфекцию. Кроме того, когда мыши были генетически модифицированы так, что им не хватало “часового” белка REV-ERB альфа, у животных не развивалось нормальное количество клеток ILC3.
По словам авторов, будет справедливым сказать, что ILC3 находится под регуляцией циркадного ритма, и определенные ключевые циркадные гены имеют решающее значение для развития и функционирования клеток ILC3.
Используя мышей, у которых не хватает “часового” белка, а также здоровых мышей для сравнения, исследователи изучили эффект заражения бактерией Clostridium difficile, которая может вызвать сильную диарею у людей.
Мыши без белка не смогли обеспечить эффективную защиту: клетки ILC3 продуцировали больше разрушающей иммунной молекулы и меньше защитной иммунной молекулы, в результате чего бактерии более широко распространялись по организму.
«Равновесие кишечника нарушается изменением циркадных ритмов. Клетки ILC3 настолько важны для равновесия кишечника, что мы можем быть в состоянии противостоять некоторым из этих нарушений, направляя “часовые” гены в клетках ILC3», – резюмировали авторы исследования.
Авторы другого исследования установили, что работа в ночную смену может увеличить риск развития рака.
