Ученые обнаружили популяцию нейронов в желудочно-кишечном тракте, которая регулирует уровень сахара в крови и сама регулируется микробиотой 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).
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 влиянием микробиоты кишечника.
science.sciencemag.org/content/early/2020/08/26/science.abd6176
