Kunne denne mekanisme forklare, hvorfor søvnløse nætter påvirker tarmens sundhed?
Tarmbetændelse og andre tilstande, der involverer immunsystemet, er mere almindelige blandt mennesker med uregelmæssige søvnmønstre, herunder dem, der arbejder natskift. Nu har ny forskning på mus afsløret en tidligere ukendt mekanisme, der kunne hjælpe med at forklare forbindelsen.
Mekanismen vedrører medfødte lymfoide celler i gruppe 3 (ILC3'er). Disse immunceller spiller en stærk rolle i styringen af stofskifte, inflammation og andre biologiske processer.
I en nylig Natur papir forklarer forskerne, hvordan de brugte mus til bedre at forstå ILC3s rolle i tarmen.
”Disse celler,” siger seniorundersøgelsesforfatter Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D., “udfører vigtige funktioner i tarmen - de bekæmper infektion, styrer integriteten af tarmepitelet og instruerer lipidabsorption.”
Veiga-Fernandes arbejder i Champalimaud Center for the Unknown i Lissabon, Portugal. Han leder en gruppe, der undersøger kommunikation på celleniveau mellem nervesystemet og immunsystemet.
Søvnmønster, sundhed og urgener
"Søvnmangel eller ændrede søvnvaner kan have dramatiske sundhedsmæssige konsekvenser, hvilket resulterer i en række sygdomme, der ofte har en immunkomponent, såsom inflammatoriske tilstande i tarmen," forklarer Veiga-Fernandes.
Forskning har vist, at folk, der arbejder på skift, er mere tilbøjelige til at udvikle visse langsigtede sundhedsproblemer.
De, der arbejder natskift i lang tid, har for eksempel en højere risiko for tilstande som mavesår, nogle kræftformer, metaboliske sygdomme, fedme og gastrointestinale tilstande.
"For at forstå hvorfor dette sker," fortsætter Veiga-Fernandes, "vi startede med at spørge, om immunceller i tarmen er påvirket af det døgnlige ur."
Han og hans kolleger fandt ud af, at ILC3'er er særligt følsomme over for ændringer i deres urgener, de gener, der styrer rytmiske celleprocesser.
De afslørede også et kredsløb, der forbinder døgnets eller 24-timers ur i hjernen til ILC3'er i tarmen.
Det ser ud til, at forstyrrelser i dette kredsløb, som registrerer ændringer i miljølys, kan ændre ILC3-urgener. Disse genetiske ændringer kan forringe immuncellernes evne til at regulere tarmens sundhed.
Holdet demonstrerede denne effekt ved at afbryde 24-timersuret i musens hjerner.
Forfatterne skriver, at "Kirurgisk eller genetisk induceret deregulering af hjernens rytmicitet førte til forstyrrede cirkadiske ILC3-svingninger, et dereguleret mikrobiom og ændret lipidmetabolisme."
Forstyrrende hjerneur reducerer tarm-ILC3'er
Næsten alle celler i kroppen har urgener, der hjælper dem med at følge en 24-timers cyklus.
Urgener fortæller cellemaskineri, hvad klokken er, så kroppens biologi kan forberede sig på cyklusfølsom aktivitet, såsom at spise eller sove.
Mens hver cels urgener kan holde tiden uafhængigt, stoler de på masteruret i hjernen for at holde dem synkroniserede.
Derudover, fordi hjernens urkredsløb er følsomme over for eksternt lys, hjælper forbindelsen med urgener i resten af kroppen med at holde kropsfunktioner synkroniseret med dag- og natcyklusser.
Holdet fandt ud af, at forstyrrelse af ILC3s 'urgener dramatisk reducerede deres tilstedeværelse i tarmen.
"Dette resulterede i alvorlig betændelse, brud på tarmbarrieren og øget fedtophobning," bemærker Veiga-Fernandes.
Forstyrret hjerneur tørrer destinationskode
Yderligere undersøgelse afslørede årsagen til det dramatiske fald i ILC3'er i tarmen. Det ser ud til, at afbrydelse af hjernens cirkadiske kredsløb stopper et vigtigt signal i at nå ILC3-urgenerne.
Tab af signalet påvirker et protein, der fortæller de forbigående ILC3-celler, hvor de skal migrere til. Proteinet fungerer som en destinationspostnummer i en satnav, og uden signalet fra hjernens cirkadiske kredsløb kan det ikke oprette postnummeret.
Veiga-Fernandes siger, at han og hans team er meget begejstrede for disse resultater, fordi de hjælper med at forklare, hvorfor folk, der er aktive om natten, er mere tilbøjelige til at have dårligere tarmsundhed og opleve inflammatoriske sygdomme.
Han antyder, at kroppen har udviklet sig, så det daglige ur i hjernen i dagslys, når fodring er fremherskende, beder ILC3'er om at forlade tarmen. Dette reducerer ILC3-aktivitet i tarmen, hvilket øger lipidmetabolismen.
Imidlertid lader reduktion i ILC3-aktivitet også tarmen være sårbar over for skader. Så om natten, når fodring ikke er fremherskende, fortæller hjernens ur ILC3'erne at gå tilbage i tarmen og udføre defensive og reparationsopgaver.
"Det [har alt] at gøre med det faktum, at denne specifikke neuroimmune akse er så godt reguleret af hjernens ur, at ændringer i vores vaner har en øjeblikkelig indvirkning på disse vigtige, gamle immunceller."
Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D.
