Kan denne mekanismen forklare hvorfor søvnløse netter påvirker tarmhelsen?
Tarmbetennelse og andre forhold som involverer immunforsvaret er vanligere blant personer med uregelmessige søvnmønstre, inkludert de som jobber nattevakter. Nå har ny forskning på mus avdekket en tidligere ukjent mekanisme som kan bidra til å forklare sammenhengen.
Mekanismen gjelder gruppe 3 medfødte lymfoide celler (ILC3s). Disse immuncellene har en sterk rolle i å kontrollere metabolisme, betennelse og andre biologiske prosesser.
I en nylig Natur papir, forklarer forskerne hvordan de brukte mus for å bedre forstå rollen til ILC3 i tarmen.
"Disse cellene," sier seniorstudieforfatter Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D., "oppfyller viktige funksjoner i tarmen - de bekjemper infeksjon, kontrollerer integriteten til tarmepitelet og instruerer lipidabsorpsjon."
Veiga-Fernandes jobber ved Champalimaud Center for the Unknown, i Lisboa, Portugal. Han leder en gruppe som undersøker kommunikasjon på mobilnivå mellom nervesystemet og immunsystemet.
Søvnmønster, helse og klokkegener
"Søvnmangel eller endrede søvnvaner kan ha dramatiske helsekonsekvenser, noe som resulterer i en rekke sykdommer som ofte har en immunkomponent, for eksempel inflammatoriske tilstander i tarmen," forklarer Veiga-Fernandes.
Forskning har vist at personer som jobber skift er mer sannsynlig å utvikle visse langsiktige helseproblemer.
De som jobber nattskift i lang tid, har for eksempel en høyere risiko for tilstander som sår, noen kreftformer, metabolske sykdommer, fedme og gastrointestinale tilstander.
"For å forstå hvorfor dette skjer, fortsatte Veiga-Fernandes," vi begynte med å spørre om immunceller i tarmen er påvirket av døgnklokken. "
Han og kollegene fant at ILC3 er spesielt følsomme for endringer i klokkegenene, genene som styrer rytmiske celleprosesser.
De avdekket også en krets som kobler sirkadian, eller 24-timers, klokke i hjernen til ILC3 i tarmen.
Det ser ut til at forstyrrelser i denne kretsen, som registrerer endringer i miljølys, kan endre ILC3-klokkegener. Disse genetiske endringene kan svekke immuncellenes evne til å regulere tarmhelsen.
Teamet demonstrerte denne effekten ved å forstyrre 24-timersklokken i hjernen til musene.
Forfatterne skriver at "Kirurgisk eller genetisk indusert deregulering av hjernens rytmeforhold førte til forstyrrede sirkadiske ILC3-svingninger, et deregulert mikrobiom og endret lipidmetabolisme."
Forstyrrende hjerneklokke reduserer tarm-ILC3
Nesten alle cellene i kroppen har klokkegener som hjelper dem å følge en 24-timers syklus.
Klokkegener forteller cellemaskineriet hva klokken er, slik at kroppens biologi kan forberede seg på syklusfølsom aktivitet, for eksempel å spise eller sove.
Mens klokkegenene til hver celle kan holde tiden uavhengig, stoler de på hovedklokken i hjernen for å holde dem synkronisert.
I tillegg, fordi hjernens klokkekrets er følsom for eksternt lys, hjelper forbindelsen med klokkegener i resten av kroppen til å holde kroppsfunksjonene synkronisert med dag og natt sykluser.
Teamet fant at forstyrrelse av ILC3s klokkegener reduserte deres tilstedeværelse i tarmen dramatisk.
"Dette resulterte i alvorlig betennelse, brudd på tarmbarrieren og økt fettakkumulering," bemerker Veiga-Fernandes.
Forstyrret hjerneklokke tørker destinasjonskoden
Videre etterforskning avslørte årsaken til det dramatiske fallet i ILC3 i tarmen. Det ser ut til at forstyrrelser i hjernens sirkadiske krets stopper et viktig signal fra å nå ILC3-klokkegenene.
Tap av signalet påvirker et protein som forteller de forbigående ILC3-cellene hvor de skal migrere til. Proteinet fungerer som et destinasjons postnummer i en satnav, og uten signalet fra hjernens sirkadiske krets kan det ikke sette opp postnummeret.
Veiga-Fernandes sier at han og teamet hans er veldig begeistret for disse resultatene fordi de hjelper til med å forklare hvorfor folk som er aktive om natten, har større sannsynlighet for å ha dårligere tarmhelse og oppleve betennelsessykdommer.
Han antyder at kroppen har utviklet seg slik at den døgnklokken i hjernen i dagslys når fôring råder, forteller ILC3s å forlate tarmen. Dette reduserer ILC3-aktivitet i tarmen, noe som øker lipidmetabolismen.
Imidlertid gir reduksjon i ILC3-aktivitet også tarmen sårbar for skade. Så om natten, når fôring ikke er fremherskende, forteller hjernens klokke ILC3-ene om å gå tilbake i tarmen og utføre defensive og reparasjonsoppgaver.
"Det har [alt] å gjøre med det faktum at denne spesifikke nevroimmune aksen er så godt regulert av hjernens klokke at eventuelle endringer i vanene våre har en umiddelbar innvirkning på disse viktige, gamle immuncellene."
Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D.
