Czy ten mechanizm mógłby wyjaśnić, dlaczego bezsenne noce wpływają na zdrowie jelit?
Zapalenie jelit i inne stany związane z układem odpornościowym występują częściej u osób o nieregularnych wzorcach snu, w tym u osób pracujących na nocne zmiany. Teraz nowe badania na myszach ujawniły nieznany wcześniej mechanizm, który może pomóc w wyjaśnieniu tego związku.
Mechanizm dotyczy wrodzonych komórek limfoidalnych grupy 3 (ILC3). Te komórki odpornościowe odgrywają ważną rolę w kontrolowaniu metabolizmu, stanów zapalnych i innych procesów biologicznych.
W niedawnym Natura artykuł, naukowcy wyjaśniają, w jaki sposób wykorzystali myszy, aby lepiej zrozumieć rolę ILC3 w jelitach.
„Te komórki”, mówi starszy autor badania dr Henrique Veiga-Fernandes, „pełnią ważne funkcje w jelitach - zwalczają infekcje, kontrolują integralność nabłonka jelita i instruują wchłanianie lipidów”.
Veiga-Fernandes pracuje w Champalimaud Centre for the Unknown w Lizbonie w Portugalii. Prowadzi grupę badającą komunikację na poziomie komórkowym między układem nerwowym a układem odpornościowym.
Wzorzec snu, zdrowie i geny zegarowe
„Brak snu lub zmiana nawyków snu mogą mieć dramatyczne konsekwencje zdrowotne, prowadząc do szeregu chorób, które często mają składnik immunologiczny, takich jak stany zapalne jelit” - wyjaśnia Veiga-Fernandes.
Badania wykazały, że osoby pracujące na zmiany są bardziej narażone na pewne długoterminowe problemy zdrowotne.
Na przykład ci, którzy pracują na nocne zmiany przez długi czas, są bardziej narażeni na choroby, takie jak wrzody, niektóre nowotwory, choroby metaboliczne, otyłość i problemy żołądkowo-jelitowe.
„Aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje” - kontynuuje Veiga-Fernandes - „zaczęliśmy od pytania, czy zegar dobowy ma wpływ na komórki układu odpornościowego w jelitach”.
On i jego koledzy odkryli, że ILC3 są szczególnie wrażliwe na zmiany w swoich genach zegarowych, genach kontrolujących rytmiczne procesy komórkowe.
Odkryli również obwód, który łączy zegar dobowy, czyli 24-godzinny, w mózgu z ILC3 w jelitach.
Wydaje się, że zakłócenia w tym obwodzie, który wykrywa zmiany w świetle otoczenia, mogą zmienić geny zegara ILC3. Te zmiany genetyczne mogą osłabiać zdolność komórek odpornościowych do regulowania zdrowia jelit.
Zespół wykazał ten efekt, zakłócając 24-godzinny zegar w mózgach myszy.
Autorzy piszą, że „Chirurgicznie lub genetycznie wywołana deregulacja rytmiczności mózgu doprowadziła do zakłóconych dobowych oscylacji ILC3, rozregulowanego mikrobiomu i zmienionego metabolizmu lipidów”.
Zakłócanie zegara mózgowego zmniejsza liczbę ILC3 w jelitach
Prawie wszystkie komórki w organizmie mają geny zegarowe, które pomagają im podążać za 24-godzinnym cyklem.
Geny zegarowe informują maszynerię komórkową, która jest godzina, aby biologia organizmu mogła przygotować się na czynności zależne od cyklu, takie jak jedzenie lub spanie.
Podczas gdy geny zegarowe każdej komórki mogą niezależnie utrzymywać czas, polegają na zegarze głównym w mózgu, który zapewnia ich synchronizację.
Ponadto, ponieważ obwód zegara w mózgu jest wrażliwy na światło zewnętrzne, połączenie z genami zegara w pozostałej części ciała pomaga zsynchronizować funkcje organizmu z cyklami dnia i nocy.
Zespół odkrył, że zakłócenie genów zegara ILC3 dramatycznie zmniejszyło ich obecność w jelitach.
„Doprowadziło to do ciężkiego stanu zapalnego, naruszenia bariery jelitowej i zwiększonej akumulacji tłuszczu”, zauważa Veiga-Fernandes.
Zakłócony zegar mózgowy usuwa kod docelowy
Dalsze dochodzenie ujawniło przyczynę dramatycznego spadku liczby ILC3 w jelitach. Wydaje się, że zakłócenie cyklu dobowego mózgu powstrzymuje ważny sygnał przed dotarciem do genów zegara ILC3.
Utrata sygnału wpływa na białko, które mówi przejściowym komórkom ILC3, dokąd mają migrować. Białko działa jak kod pocztowy miejsca docelowego w nawigacji satelitarnej i bez sygnału z obwodu dobowego mózgu nie może skonfigurować kodu pocztowego.
Veiga-Fernandes mówi, że on i jego zespół są bardzo podekscytowani tymi wynikami, ponieważ pomagają wyjaśnić, dlaczego ludzie aktywni w nocy częściej mają gorsze zdrowie jelit i zapadają na choroby zapalne.
Sugeruje, że organizm ewoluował tak, że w ciągu dnia, kiedy przeważa karmienie, zegar okołodobowy w mózgu nakazuje ILC3 opuścić jelita. Zmniejsza to aktywność ILC3 w jelitach, co zwiększa metabolizm lipidów.
Jednak zmniejszenie aktywności ILC3 pozostawia również jelita podatne na uszkodzenia. Tak więc w nocy, kiedy nie przeważa karmienie, zegar mózgowy nakazuje ILC3 wrócić do jelit i wykonać zadania obronne i naprawcze.
„Wszystko to ma związek z faktem, że ta specyficzna oś neuro-immunologiczna jest tak dobrze regulowana przez zegar mózgu, że wszelkie zmiany w naszych nawykach mają natychmiastowy wpływ na te ważne, starożytne komórki odpornościowe”.
Dr Henrique Veiga-Fernandes
