Бактерії (червоний колір) стравохідно-кишкового з'єднання даніо-реріо з мутацією sox10t3
Annah S. Rolig et al., PLoS Biology 2017
Експерименти га рибах даніо-реріо, проведені американськими вченими, показали, що нервова система кишечника (НСК) грає важливу роль в регуляції кишкової мікробіоти. Результати роботи опубліковані в журналі PLоS Biology.
Кишечник є складним орган, який має безліч функцій: перетравлювання їжі, всмоктування поживних речовин, перистальтику (хвилеподібні скорочення, які проштовхують вміст), постійне оновлення свого епітелію, синтез захисного слизу, виведення відходів травлення і продуктів обміну речовин і інші. Крім того, він містить найчисленніший (як по абсолютній кількості бактерій, так і за кількістю їх видів) мікробіом в організмі, модулирующий його роботу. Для виконання всіх цих функцій на додаток до симпатичної і парасимпатичної іннервації кишечник має додаткову нервову систему - НСК, яка складається з міжм'язового, або ауербаховому нервового сплетення, контролюючого перистальтику, і підслизового, або мейсснерова нервового сплетення, керуючого кровотоком, секрецією і всмоктуванням.
Незважаючи на динамічну внутрішнє середовище кишечника, зумовлену надходженням різноманітних харчових речовин, секрецією травних залоз, зміною епітелію і перистальтику, склад його мікробіоти в цілому зберігає сталість. Механізми підтримки такого сталості невідомі, проте спостереження показують, що при порушеннях моторики кишечника склад його мікробіома порушується, що часто призводить до запальних та інших захворювань органу.
Найбільш важкі порушення моторики спостерігаються при хворобі Гіршпрунга - природжений захворюванні, при якому відсутність одного або декількох генів, в тому числі sox10, призводить до того, що дистальні відділи НСК в процесі розвитку не формуються. Це проявляється постійними запорами і розтягуванням товстої кишки. Приблизно у 30 відсотків таких пацієнтів спостерігаються глибокі порушення в складі кишкової мікробіоти, відомі як Гіршпрунга-асоційований ентероколіт. До його симптомів відносяться діарея, здуття живота, лихоманка, які у важких випадках можуть закінчитися сепсисом і смертю.
Щоб уточнити роль НСК в контролі кишкового мікробіома, співробітники Орегонського університету порівняли його склад у звичайних даніо-реріо і носіїв мутації sox10 t3, яка викликає порушення розвитків і функцій НСК, схожі з среднетяжелой формою хвороби Гіршпрунга у людей.
Бактерії (червоний колір) стравохідно-кишкового з'єднання звичайних даніо-реріо
Annah S. Rolig et al., PLoS Biology 2017
З'ясувалося, що травний тракт риб з мутацією містить значно більшу (приблизно у 10 разів) масу бактерій, ніж у здорових риб, причому вони в великих кількостях накопичуються в нехарактерних місцях, таких як стравохідно-кишковий з'єднання. При цьому у деяких мутантів в кишечнику спостерігаються такі ознаки запалення як скупчення нейтрофілів (однієї з популяцій лейкоцитів) і посилену проліферацію епітеліальних клітин, а у інших - ні. При вирощуванні риб в стерильних умовах, що призводять до відсутності мікробіоти, подібних ознак запалення не спостерігалося, що свідчить про вплив бактерій на їх розвиток.Подальший аналіз показав, що накопичення нейтрофілів в кишечнику мутантних даніо-реріо залежить всього від двох родів бактерій: Vibrio сприяють йому (тобто викликають запалення), а Escherichia - перешкоджають (тобто запобігають запаленню). При цьому як колонізації запаленого кишечника мутантів протизапальними бактеріями, так і пересадки клітин-попередниць НСК досить для усунення запальних реакцій. Так дослідники показали тісний взаємозв'язок НСК і кишкової мікробіоти і їх роль у розвитку запалення.
«Коли ми приступили до цієї роботи, далеко не всі люди замислювалися над тим, як взаємодіють НСК і кишковий мікробіом. Отримані результати показують, наскільки важливо брати до уваги всі взаємодіючі клітки органу, включаючи мікробні », - пояснила одна з авторів роботи Джудіт Айзен (Judith Eisen). Дослідники розраховують, що виявлення «прозапальних» і «протизапальних» родів бактерій допоможе в розробці пробіотиків для лікування запалень кишечника.
Нещодавно американські вчені виростили зі стовбурових клітин тканину кишечника, яка має нервову систему і здатна до самостійної перистальтике. Вона стала одним з найскладніших штучних органів, створених на сьогоднішній день.
Олег Ліщук
