Vai šis mehānisms varētu izskaidrot, kāpēc negulētas naktis ietekmē zarnu veselību?
Zarnu iekaisums un citi apstākļi, kas saistīti ar imūnsistēmu, ir biežāk sastopami cilvēkiem ar neregulāru miega režīmu, ieskaitot tos, kuri strādā nakts maiņās. Tagad jaunie pētījumi ar pelēm ir atklājuši iepriekš nezināmu mehānismu, kas varētu palīdzēt izskaidrot saikni.
Mehānisms attiecas uz 3. grupas iedzimtajām limfoīdajām šūnām (ILC3). Šīm imūno šūnām ir liela loma vielmaiņas, iekaisuma un citu bioloģisko procesu kontrolē.
Nesenā Daba Zinātnieki paskaidro, kā viņi izmantoja peles, lai labāk izprastu ILC3 lomu zarnās.
"Šīs šūnas," saka vecākais pētījuma autors Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D., "veic svarīgas funkcijas zarnās - tās cīnās ar infekciju, kontrolē zarnu epitēlija integritāti un norāda lipīdu absorbciju."
Veiga-Fernandes strādā Champalimaud Nezināmā centrā, Lisabonā, Portugālē. Viņš vada grupu, kas pēta komunikāciju šūnu līmenī starp nervu sistēmu un imūnsistēmu.
Miega režīms, veselība un pulksteņa gēni
"Miega trūkumam vai mainītiem miega ieradumiem var būt dramatiskas sekas veselībai, kā rezultātā var rasties virkne slimību, kurām bieži ir imūnkomponents, piemēram, zarnu iekaisuma apstākļi," skaidro Veiga-Fernandes.
Pētījumi ir parādījuši, ka cilvēkiem, kuri strādā maiņās, biežāk rodas noteiktas ilgtermiņa veselības problēmas.
Tiem, kas ilgstoši strādā nakts maiņās, ir lielāks tādu slimību risks kā čūlas, daži vēži, vielmaiņas slimības, aptaukošanās un kuņģa-zarnu trakta slimības.
"Lai saprastu, kāpēc tas notiek," turpina Veiga-Fernandes, "mēs vispirms jautājām, vai diennakts pulkstenis ietekmē zarnu imūnās šūnas."
Viņš un viņa kolēģi atklāja, ka ILC3 ir īpaši jutīgi pret to pulksteņa gēnu izmaiņām - gēniem, kas kontrolē šūnu ritmiskos procesus.
Viņi arī atklāja ķēdi, kas saista diennakts vai 24 stundu pulksteni smadzenēs ar ILC3 zarnās.
Šķiet, ka šīs ķēdes traucējumi, kas uztver izmaiņas vides gaismā, var mainīt ILC3 pulksteņa gēnus. Šīs ģenētiskās izmaiņas var pasliktināt imūno šūnu spēju regulēt zarnu veselību.
Komanda parādīja šo efektu, pārtraucot 24 stundu pulksteni peles smadzenēs.
Autori raksta, ka "ķirurģiski vai ģenētiski ierosināta smadzeņu ritmiskuma atcelšana noveda pie diennakts ILC3 svārstībām, atceltas mikrobiomas un mainīja lipīdu metabolismu."
Smadzeņu pulksteņa traucēšana samazina zarnu ILC3
Gandrīz visām ķermeņa šūnām ir pulksteņa gēni, kas palīdz tām sekot 24 stundu ciklam.
Pulksteņa gēni šūnu mašīnām norāda, kāds ir laiks, lai ķermeņa bioloģija varētu sagatavoties ciklam jutīgai darbībai, piemēram, ēšanai vai gulēšanai.
Kaut arī katras šūnas pulksteņa gēni var paturēt laiku neatkarīgi, viņi sinhronizējas paļaujas uz galveno pulksteni smadzenēs.
Turklāt, tā kā smadzeņu pulksteņa shēmas ir jutīgas pret ārējo gaismu, savienojums ar pulksteņa gēniem pārējā ķermenī palīdz uzturēt ķermeņa funkcijas sinhronizācijā ar dienas un nakts cikliem.
Komanda atklāja, ka ILC3 pulksteņu gēnu izjaukšana dramatiski samazināja viņu klātbūtni zarnās.
"Tas izraisīja smagu iekaisumu, zarnu barjeras pārkāpšanu un palielinātu tauku uzkrāšanos," atzīmē Veiga-Fernandes.
Pārtraukts smadzeņu pulkstenis noslauka galamērķa kodu
Turpmāka izmeklēšana atklāja ILC3 dramatiskā krituma zarnās cēloni. Šķiet, ka smadzeņu diennakts darbības traucējumi pārtrauc svarīga signāla nokļūšanu ILC3 pulksteņa gēnos.
Signāla zudums ietekmē olbaltumvielu, kas īslaicīgajām ILC3 šūnām stāsta, uz kurieni migrēt. Olbaltumviela darbojas kā galamērķa pasta indekss satnavā, un bez signāla no smadzeņu diennakts ķēdes tas nevar iestatīt pasta indeksu.
Veiga-Fernandes saka, ka viņš un viņa komanda ir ļoti satraukti par šiem rezultātiem, jo tie palīdz izskaidrot, kāpēc cilvēkiem, kuri aktīvi darbojas naktī, visticamāk ir sliktāka zarnu veselība un rodas iekaisuma slimības.
Viņš ierosina, ka ķermenis ir attīstījies tā, ka dienasgaismas laikā, kad dominē barošana, diennakts pulkstenis smadzenēs liek ILC3 atstāt zarnu. Tas samazina ILC3 aktivitāti zarnās, kas veicina lipīdu metabolismu.
Tomēr ILC3 aktivitātes samazināšanās arī padara zarnu neaizsargātu pret bojājumiem. Tātad naktī, kad barošana nenotiek, smadzeņu pulkstenis liek ILC3 atgriezties zarnās un veikt aizsardzības un remonta uzdevumus.
"Tas viss ir saistīts ar faktu, ka šo specifisko neiro-imūno asi smadzeņu pulkstenis regulē tik labi, ka jebkuras izmaiņas mūsu ieradumos nekavējoties ietekmē šīs svarīgās, senās imūnās šūnas."
Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D.
