Нервная система не просто обнаруживает присутствие сальмонеллы, она активно защищает организм от нее

salmonella
                Кредит: CC0 Public Domain

Новое исследование ученых из Гарвардской медицинской школы показало, что нервы в кишках мышей не просто ощущают присутствие сальмонеллы, но и активно защищают от заражения этой опасной бактерией, используя две линии защиты.
                                                                                       

Исследование, которое будет опубликовано 5 декабря в Cell, в новом свете показывает классический взгляд на нервную систему как на сторожевого пса, который замечает опасность и предупреждает тело о ее присутствии. Результаты показывают, что, напрямую влияя на способность Сальмонеллы инфицировать кишечник, нервная система является одновременно и детектором опасности, и защитником от нее.

«Наши результаты показывают, что нервная система — это не просто система датчиков и предупреждений», — сказал нейроиммунолог Исаак Чиу, ведущий исследователь исследования и доцент кафедры иммунологии в Блаватникском институте при Гарвардской медицинской школе. «Мы обнаружили, что нервные клетки в кишечнике выходят за пределы. Они регулируют иммунитет кишечника, поддерживают гомеостаз кишечника и обеспечивают активную защиту от инфекции».

В частности, эксперименты показывают, что чувствительные к боли нейроны, встроенные в тонкую кишку и под клетки, называемые пластырями Пейера, активируются присутствием сальмонеллы, пищевой бактерии, ответственной за четверть всех бактериальных диарейных заболеваний во всем мире.

После активации нервы используют две защитные тактики, чтобы предотвратить заражение кишечника кишечником и его распространение по всему телу. Во-первых, они регулируют клеточные ворота, которые позволяют микроорганизмам и различным веществам входить и выходить из тонкой кишки. Во-вторых, они повышают количество защитных кишечных микробов, называемых SFB (сегментированные нитчатые бактерии), которые являются частью микробиома в тонкой кишке.

Бактерии действуют нам на нервы

В нормальных условиях патчи Пейера — скопления лимфатической и иммунной ткани, обнаруживаемые исключительно на стенке тонкой кишки, — сканируют окружающую среду, отбирают вещества и определяют, что может попасть в кишечник. Чтобы выполнить эту функцию, пластыри Пейера усеяны микроразложенными клетками или М-клетками, которые представляют собой клеточные каналы, которые открываются и закрываются, чтобы регулировать приток веществ и микроорганизмов в кишечник. М-клетки являются основными точками входа, которые сальмонелла и другие опасные бактерии используют для проникновения в тонкую кишку. Для этого бактерия Salmonella вводит в кишечник факторы транскрипции, которые стимулируют кишечные клетки к превращению в М-клетки. Затем сальмонелла защелкивается на сахара, сидящие над М-клетками — клеточными воротами, — и использует свои щупальца, чтобы открыть ворота. Бактерия извивается в кишечник.

Чтобы понять роль чувствительных к боли нейронов кишечника в защите от инфекций, исследователи сравнили реакцию мышей с и без них на сальмонеллу. У одной группы мышей были интактные нейроны кишечника, в другой группе эти нейроны были генетически отключены или удалены, а в другой группе они были химически отключены.

Эксперименты показали, что в присутствии сальмонеллы нейроны кишечника запускают ответную реакцию, высвобождая нейрохимическое вещество, называемое CGRP, которое замедляет дифференцировку М-клеток, тем самым уменьшая количество точек входа, которые могут использовать сальмонеллы. Кроме того, эксперименты показывают, что кишечные нейроны запускают другую форму защиты. Выпуская CGRP, они усиливают присутствие микробов SFB — микроорганизмов, которые, помимо выполнения других полезных функций, также защищают от вторжения сальмонелл. Точно, как они это делают, остается неясным, но Chiu и коллеги говорят, что один вероятный механизм может состоять в том, что SFB использует свои крошечные маленькие крючки, чтобы прикрепить себя к стенке кишечника и сформировать отталкивающее покрытие, которое защищает от болезнетворных бактерий.

Оба защитных механизма надежно функционировали у мышей с интактными кишечными нейронами. Однако это не так у животных, которым не хватает этих кишечных нейронов. Действительно, биопсия кишечника у мышей с инактивированными нейронами показала, что их пейеровы пятна более плотно инфильтрированы сальмонеллой с большей скоростью, чем животные с интактными нейронами. У животных с дефицитом нейронов также было меньше защитных микробов SFB в кишечнике. Неудивительно, что эти мыши заболевали сальмонеллезом чаще и имели более распространенное заболевание, чем мыши с интактными нервными волокнами.

«Становится все более очевидным, что нервная система напрямую взаимодействует с инфекционными организмами, воздействуя на иммунитет», — сказал Чиу. «Бактерии буквально действуют нам на нервы».

Полученные данные соответствуют результатам предыдущих исследований, проведенных группой Чиу, которые показали мощное трехстороннее взаимодействие между инфекцией, нервной и иммунной системами. Но в отличие от новых результатов, предыдущая работа показала, что нервная система может иногда использоваться инфекционными организмами в своих интересах. Например, предыдущее исследование Chiu показало, что нервы в легких могут изменять иммунный ответ при серьезных инфекциях легких с бактерией Staphylococcus aureus, обычно известной как стафилококк. В другом исследовании команда Чиу обнаружила, что бактерия, которая может вызвать болезнь, питающуюся плотью, перехватывает нервы как способ ослабить иммунную защиту и ослабить защитные силы организма.

Разнообразный репертуар

Новые данные дополняют растущие знания, показывающие, что репертуар нервной системы гораздо шире, чем передача сигналов в мозг и из мозга.

«Наши результаты иллюстрируют важный перекрестный разговор между нервной системой и иммунной системой», — говорит первый автор исследования Николь Лай, научный сотрудник по иммунологии в лаборатории Chiu. «Это явно двунаправленная магистраль, в которой обе системы отправляют сообщения и влияют друг на друга, чтобы регулировать защитные реакции при заражении».

Действительно, кишка содержит так много нервов, что ее часто называют вторым мозгом. В качестве системы оповещения, предназначенной для предупреждения организма о надвигающихся угрозах, нервная система действует очень быстро. Таким образом, по словам исследователей, новые результаты предполагают, что эволюция воспользовалась этой возможностью для дополнительной защиты.

«Если вы подумаете об этом, то участие нервной системы в иммунитете — это эволюционно разумный способ защитить кишечник от инфекции путем использования существующей функции», — сказал Чиу.

Исследователи говорят, что их результаты могут также помочь объяснить предыдущие наблюдения, показывающие, что использование опиоидов — которые заставляют замолчать чувствительные к боли нервные волокна — и других нервно-модулирующих препаратов может сделать людей более склонными к инфекциям.

«Если вы отключите нервную сигнализацию, чтобы уменьшить боль, вы можете непреднамеренно ослабить их защитные способности», — сказал Чиу. «Наши наблюдения подтверждают эту идею».

Взаимодействие между нейронами кишечника и контролирующими М-клетками представляет собой область, созревшую для будущих исследований, по словам команды, поскольку М-клетки — молекулярные ворота тонкой кишки — также используются другими организмами, вызывающими серьезные заболевания человека, включая бактерии E.coli, Shigella и Yersinia, а также прионы, самораспространяющиеся скопления неправильно свернутого белка, которые могут вызывать редкие, но повсеместно фатальные нейродегенеративные состояния.

Результаты также указывают на возможный терапевтический путь, который включает модулирование нервных сигналов либо для повышения иммунитета кишечника, либо для воспаления кишечника.

«Идея состояла бы в том, что, если бы мы могли каким-то образом стимулировать эти защитные кишечные нейроны или имитировать их активность с помощью лекарственного препарата, мы могли бы активировать иммунный ответ и повысить способность организма противостоять инфекции», — сказал Чиу./p>

Spread the love