Ученые из португальского научного фонда Шампалимо обнаружили, что функционирование группы иммунных клеток, которые оказывают значительное влияние на здоровье кишечника, зависит от работы биологических часов организма. Исследование на эту тему опубликовано в журнале Nature.

«Депривация или нарушение привычного характера сна могут иметь серьезные последствия для здоровья и провоцировать ряд заболеваний, которые часто имеют иммунный компонент, например, воспаления кишечника», — говорит Энрике Вейга-Фернандес, руководитель исследовательской группы. «Чтобы понять, почему это происходит, мы решили ответить на вопрос, влияют ли циркадные ритмы на иммунные клетки кишечника».

Почти все клетки человеческого организма имеют внутренний генетический механизм синхронизации с циркадными ритмами — через экспрессию так называемых «часовых генов». Этот механизм информирует клетки о времени суток и помогает им работать скоординированно, обеспечивая нормальное функционирование всего организма.

«Клетки в нашем теле не имеют прямого доступа к информации о внешнем освещении, поэтому отдельные клеточные часы могут быть выключены», — поясняет Вейга-Фернандес. «Главные мозговые часы, которые имеют прямую информацию о дневном свете, должны настраивать все эти часики внутри тела так, чтобы синхронизировать все системы и обеспечить наше благополучие».

В процессе изучения взаимосвязи иммунной системы и циркадных ритмов ученые обратили внимание на ILC3-клетки, которые оказались наиболее восприимчивы к нарушениям работы часовых генов. ILC3 — это один из подтипов врожденных иммунных клеток. Они играют важную роль в гомеостазе тканей и участвуют в быстром цитокин-зависимом реагировании организма в ходе воспалительных процессов.

Конкретно врожденные клетки третьего типа, как объясняет Вейга-Фернандес, ответственны за целостность кишечного эпителия и контролируют всасывание липидов. «Когда мы нарушили работу клеточных часов, то обнаружили, что количество ILC3 в кишечнике значительно уменьшилось. Это привело к сильному воспалению, нарушению кишечного барьера и чрезмерному накоплению жиров».

Как выяснилось, ключевая проблема — в нарушении экспрессии гена ARNTL. Уже давно известно, что белок, кодируемый этим геном, играет важную роль в формировании циркадных ритмов: мыши с нокаутированным (удаленным или выключенным) ARNTL полностью теряли циркадные ритмы, в частности, при перемещении в пространстве.

Как оказалось, для ILC3 ARNTL-белок играет схожую функцию. Он регулирует экспрессию специфических белков на мембранах этих лимфоцитов, ученые называют их «клеточными почтовыми кодами». Эти «коды» управляют миграцией ILC3 в тканях кишечника, и, лишенные таких белков, лимфоциты не могли мигрировать в те участки, в которых требуется их присутствие.

«Во время дневного бодрствования, когда вы едите, биологические часы мозга снижают активность ILC3, чтобы способствовать здоровому метаболизму липидов. По окончании приема пищи ILC3 получают указание возвращаться в кишечник, где они нужны для борьбы с чужеродной микрофлорой и регенерации эпителия», — подытоживает Вейга-Фернандес. У людей, работающих по ночам, этот процесс перемещения лимфоцитов нарушается, что и приводит к дисфункции и заболеваниям кишечника.

Ранее ученые выяснили, почему фекалии вомбатов — сумчатых млекопитающих из отряда двурезцовых — имеют необычную кубическую форму.

А эксперименты на мышах показали, что космическая радиация провоцирует деградацию слизистой оболочки кишечника.