Обнаружена коммуникация нервной системы и кишечных бактерий

Многие болезни желудочно-кишечного тракта связаны с нарушением естественной перистальтики — волнообразное сокращение стенок полых трубчатых органов, в данном случае пищеварительных. Однако ученые до сих пор мало что знают об данной функции Это касается и механизма, регулирующего сокращения, и связи между перистальтикой и населяющими ЖКТ микроорганизмами.

Международной команде биологов под руководством профессора Томаса Боша из Университета Киля удалось отчасти восполнить этот пробел, сделав сразу несколько важных открытий. Они смогли доказать, что нейроны кишечника взаимодействуют с бактериями используя при этом механизмы иммунной системы.

Основным объектом исследования послужила гидра, небольшое пресноводное кишечнополостное животное, чья нервная система схожа с энтеральной нервной системой позвоночных, отвечающей за функционирование пищеварительного тракта.

Основываясь на предыдущих генетических исследованиях, ученым удалось впервые идентифицировать нервные клетки, которые отвечают у гидры за ритмические сокращение полипов. Они обнаружили небольшую группу клеток, регулируемую тем же геном, который, как уже предполагалось, отвечает за перистальтику человеческого кишечника. Деактивация этого гена привела к резкому падению функции сокращения кишечника гидр, что подтвердило предыдущие предположения и навело на мысль, что данные клетки сформировались у животных еще на ранней стадии эволюции.

Детальный молекулярно-генетический анализ идентифицированный нервных клеток показал, что они, используя иммунную систему, прямо воздействуют на плотность и состав микробиоты пищеварительного тракта. В свою очередь эта микробиота, как уже известно, способна влиять на перистальтику.

Иными словами, авторам исследования удалось обнаружить в пищеварительном тракте древнюю регулирующую систему, центральную роль в которой играет коммуникация между нервными клетками и бактериями. «Наши выводы указывают на то, что нервные клетки способны воспринимать микроорганизмы и реагировать на них, — объясняет Александр Климович из Университета Киля. — Для этого они используют нейронные рецепторы, которые у других животных находятся в клетках иммунной системы».

Открытый ими у гидр механизм ученые смогли также обнаружить у нематод и мышей. «Поэтому мы подозреваем, что коммуникация между нейронами и микробами посредством иммунных рецепторов представляет собой очень древнюю эволюционную функцию. Возможно, эта связь между нервной системой и микробиотой развилась впервые 650 миллионов лет назад как раз у гидр», — говорит Климович.