Истощение кишечной микробиоты ведет к гибели нейронов, регулирующих уровень сахара в крови

Хорошо известно, что микрофлора кишечника влияет на обмен веществ, иммунный ответ и функции нервной системы. Ученые Рокфеллеровского университета (Нью-Йорк) обнаружили еще один регуляторный путь, от которого зависит уровень сахара в крови; в нем участвуют микрофлора и нейроны в стенке кишечника.

Популяция нейронов, иннервирующих желудочно-кишечный тракт, реагирует на такие сигналы, как механическое растяжение и состав окружающей среды. Подавляющее большинство стимулов происходит от компонентов пищи и активности микроорганизмов, обитающих в ЖКТ.

Чтобы охарактеризовать нейроны кишечника, авторы исследовали активность их генов методом TRAP (translating ribosomal affinity purification — профилирование активно транслирующейся мРНК). Эксперимент проводили на специально выведенных мышах, у которых можно проводить иммунопреципитацию такой мРНК, богатой рибосомами, из нейронов. Для оценки влияния микробиоты на нейроны использовали мышей germ-free (со стерильным кишечником) и мышей, свободных от специфических патогенов (specific–pathogen free, SPF).

Авторы установили, что нейроны подвздошной и толстой кишки более чувствительны к микробной колонизации, чем нейроны двенадцатиперстной кишки. В частности, восприимчива к микробным сигналам подгруппа Cart+ нейронов — тех, которые экспрессируют CART (cocaine- and amphetamine-regulated transcript), нейропептид с функциями эндогенного психостимулятора, играющий важную роль в механизмах вознаграждения, стресса и пищевого поведения. В подвздошной и толстой кишке таких нейронов достаточно много, и они, как подтвердили авторы, участвуют в симпатической иннервации печени и поджелудочной железы. Эти органы, в свою очередь, регулируют уровень глюкозы крови (печень либо запасает «лишнюю» глюкозу в виде гликогена, либо, напротив. расщепляет гликоген до свободной глюкозы, в зависимости от ее уровня в плазме крови, а регулирует этот процесс инсулин, синтезируемый поджелудочной железой).

У мышей SPF, получавшим антибиотики в течение двух недель, уменьшалось количество нейронов в кишечнике, включая нейроны Cart+. В этом процессе были задействованы сигнальные пути NLRP6 и каспазы 11. У таких мышей, как и у мышей со стерильным кишечником, снижался уровень глюкозы в крови независимо от диеты, и это снижение было связано именно с потерей Cart+ нейронов.

«Таким образом, нейроны кишечника CART+ являются достаточными и необходимыми для модуляции глюкозы в крови через глюкорегуляторные органы», — пишут авторы статьи. Эти нейроны, в свою очередь, находятся под сильным слиянием микробиоты кишечника. В дальнейшем авторы планируют изучить, влияют ли эти нейроны и их модуляция микробиотой на физиологию ЖКТ, включая пищевое поведение.