Кишечник спазмируется и сокращается, эффективно изгоняя все, что находится в нем, — и кал, и бактерии.

Новое исследование Орегонского университета показывает, как один вид бактерий, Vibrio cholerae, вызывает эти болезненные сокращения, активируя иммунную систему. Исследование также находит более общее объяснение тому, как кишечник избавляется от нежелательных вторженцев, что может помочь ученым лучше понять хронические заболевания, такие как воспалительные заболевания кишечника.

Это не специфическая активность бактерий Vibrio, — говорит Карен Гиллемин, микробиолог из UO, которая сотрудничала в работе с биофизиком Рагху Партасаратхи (Raghu Parthasarathy).

Кишечник — это система, в которой по умолчанию считается, что если есть повреждение, то его нужно смыть.

Исследование, проведенное под руководством Джулии Нго, уже окончившей докторантуру в лабораториях Гиллемина и Партхасаратхи, опубликовано в журнале mBio.

Vibrio cholerae наиболее известен тем, что вызывает холеру — тяжелое заболевание, которым ежегодно заражаются миллионы людей, часто через загрязненную воду. Родственный вид Vibrio часто связан с пищевыми отравлениями, вызванными моллюсками.

В своей предыдущей работе лаборатория Партасарати показала, что бактерии Vibrio cholerae усиливают силу сокращений кишечника у зебрафиш. Эти рыбы, прозрачные как личинки, являются мощным инструментом для изучения динамики микробов в кишечнике, поскольку ученые могут визуализировать происходящее в режиме реального времени.

Команда связала эффект с мечевидным придатком поверхности, который бактерии Vibrio обычно используют в качестве оружия против других микробов. Обезвреживание бактерий успокаивало сокращения кишечника, но они не были уверены, как и почему.

Ключ, как показало новое исследование, заключается в типе иммунных клеток, называемых макрофагами.

В норме макрофаги подавляют активность нейронов в кишечнике, сохраняя их спокойствие и позволяя вещам двигаться по кишечнику с нормальной скоростью. Но в ответ на повреждение тканей бактериями макрофаги покидают свои посты и устремляются к месту бедствия, оставляя нейроны без присмотра. Без макрофагов, которые держат ситуацию под контролем, нейроны начинают работать в усиленном режиме, вызывая сильные сокращения.

Удивительно, насколько динамичны все эти клетки: макрофаги, мчащиеся по рыбе, нейроны и мышцы, пульсирующие активностью, — отмечает Партасарати.

Без возможности наблюдать за этими явлениями на живых животных, отслеживая клетки и измеряя сокращения кишечника, мы бы ничего этого не поняли.

Эти усиленные сокращения кишечника полезны для хозяина, будь то зебрафиш или человек.

Если макрофаги должны справиться с травмой, то нейронам имеет смысл взбеситься и просто вытолкнуть все из кишечника, — говорит Гиллемин.

Если в кишечнике есть что-то , вызывающее травму, вы хотите вывести это оттуда.

Промывание кишечника, вероятно, полезно и для бактерий, поскольку дает им быстрый доступ к новым хозяевам. Однако Гийемин предостерегает от предоставления микробам слишком большой власти. По ее словам, тот факт, что оружие Vibrio против других бактерий также вызывает такую сильную реакцию кишечника, скорее всего, не является изысканной адаптацией, а скорее удобным совпадением.

Исследование также подчеркивает, что перекрестное взаимодействие между иммунной и нервной системами может играть недооцененную роль в здоровье кишечника, считает Партасарати. Расшифровка того, как микробы влияют на этот перекрестный диалог, может дать ученым новое понимание целого ряда загадочных заболеваний.

Ранее ученые рассказали, как погранвойска иммунитета защищают организм от захватчиков.