Боль в животе после еды объяснили работой тучных клеток
Биологи выяснили, что ключевую роль в развитии болей в животе после еды у мышей с кишечной инфекцией играет работа тканевых агентов воспаления — тучных клеток. Такой иммунный ответ активирует гистаминовые рецепторы H1, которые и вызывают боль. Иммунный ответ наблюдался и у людей с синдромом раздраженного кишечника после инъекций глютена, пшеницы, сои и молока в кишечник. Статья опубликована в журнале Nature.
Иммунная система кишечника способна поддерживать баланс между ответом на патогенные микроорганизмы и безвредные бактерии и пищевые антигены. Поскольку в кишечнике содержится множество полезных микроорганизмов, а с пищей поступают безвредные для организма вещества, важно предотвратить избыточное воспаление в ответ на такие антигены. Поэтому иммунная система кишечника толерантна ко многим агентам и чаще всего не активна после приема пищи.
На толерантность иммунной системы к антигенам, которые поступают с пищей, влияют инфекции. Они повышают риск развития синдрома раздраженного кишечника — заболевания, при котором пациенты часто испытывают боль в животе и другие нарушения пищеварения. Более десяти процентов людей подвержены этому заболеванию и вынуждены сталкиваться с хроническими болями. Однако причины возникновения болей при синдроме раздраженного кишечника до сих пор изучены были слабо.
Исследователи из Католического университета Левена под руководством Хавьера Агилера-Лизарраги (Javier Aguilera-Lizarraga) и Моргана Флоренса (Morgane V. Florens) предположили, что боли при синдроме раздраженного кишечника вызваны снижением толерантности к пищевым антигенам и, как следствие, усиленным воспалением. Они заразили мышей возбудителем кишечного воспаления Citrobacter rodentium, смешав его с яичным белком овальбумином в качестве пищевого антигена. Через месяц — когда инфекция уже прошла — мышей повторно накормили овальбумином и проверили их иммунную реакцию.
Оказалось, что у мышей возрос уровень специфических антител IgE к альбумину в толстой кишке (p = 0,05). Более того, мыши испытывали больше боли после повторного поедания яичного белка, что было связано с повышением проницаемости кишечника. Биологи также наблюдали в толстой кишке усиление работы гена-маркера тканевых агентов воспаления — тучных клеток. Этот результат свидетельствует об активации этих клеток в ответ на антиген при заражении. Тогда исследователи провели дополнительные эксперименты и «заблокировали» тучные клетки у мышей при помощи геномного редактирования, после чего также заразили их и накормили овальбумином. У таких ГМО-мышей повышения воспалительного ответа на белок не наблюдалось.
У мышей также исследовали чувствительность висцеральных нервов, которые передают болевые сигналы из кишечника. Оказалось, что после инфекции эти нервы сильнее реагировали на механическую стимуляцию (p < 0,05). Повышение чувствительности и развитие болей предотвратил блокатор гистаминового рецептора H1 (p < 0,05). Это свидетельствует о необходимости рецептора при болевой реакции на пищевой антиген после инфекции.
Затем ученые проанализировали ответ на пищевые антигены людей с синдромом раздраженного кишечника: в толстую кишку 12 пациентам вводили растворы сои, пшеницы, глютена и молока. В испытаниях также участвовала контрольная группа из восьми человек. У всех пациентов наблюдалась воспалительная реакция оболочки кишечника в ответ хотя бы на один антиген, тогда как в контрольной группе воспаление было только у двоих. Активность тучных клеток и их количество вокруг нервов у пациентов также были выше.
Так, исследователи показали, что важную роль в воспалении и развитии болей в животе при синдроме воспаленного кишечника играет снижение толерантности к пищевым антигенам и повышение чувствительности висцеральных нервов после активации тучных клеток. Это открытие, возможно, поможет найти эффективную терапию синдрома воспаленного кишечника и избавить многих людей от частых болей в животе.
Воспаление кишечника способны вызвать не только глютен и соя, но и сахар. Недавно мы писали о том, что простые сахара — фруктоза и глюкоза — чаще вызывали колит у мышей. Этот эффект оказался связан с изменением состава микробиоты из-за сахаров.
Анна Муравьева
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.