Особая группа Т-клеток помогает кишечнику настроиться на переваривание той или иной еды.
Многие звери могут позволить себе разную диету. Приматы, грызуны, многие не слишком разборчивые хищники способны есть пищу, например, с высоким содержанием белка, но с низким содержанием углеводов, или, наоборот, с высоким содержанием углеводов и жиров, но с небольшим количеством белка. Разумеется, разнообразие диеты не будет бесконечным, но всё равно это не то, что какие-нибудь коалы, которые питаются почти исключительно листьями и побегами эвкалипта. Уметь переключаться с диеты на диету очень полезно, особенно, если живёшь там, где есть явная смена времён года: в разные сезоны приходиться довольствоваться разной едой.
При этом здесь возникает вопрос, как кишечник всеядных животных настроен на такое разнообразное питание. С теми животными, которые всю жизнь едят одно и то же, всё просто: очевидно, что строение их кишечника, биохимия пищеварительных ферментов и т. д. раз и навсегда настроены так, чтобы с наибольшей эффективностью перерабатывать их единственную еду. У всеядных должен быть переключатель. Можно было бы предположить, что тут всё опять сводится к микрофлоре, которая очень сильно помогает нам в пищеварении, и не только в пищеварении. Скорее всего, кишечные бактерии действительно помогают кишечнику переключаться с одной еды на другую.
Однако, как пишут в Science исследователи из Йельского университета, у кишечника есть регулятор, который действует сам, без помощи микрофлоры. Этот переключатель – иммунная система. Подопытных мышей переводили с привычного рациона, в котором всё было сбалансировано, на другую диету: одни мыши начинали есть корм с повышенным содержанием белка, другие – с повышенным содержанием углеводов. Как и ожидалось, через несколько дней клетки тонкого кишечника перестроили активность своих генов: у мышей, сидевших на белке, стали более активны гены, помогающие переваривать белок, а у мышей, сидевших на углеводах, стали более активны гены, помогающие переваривать углеводы.
Но помимо этого в кишечнике изменился состав эпителиальных клеток. Кишечный эпителий состоит из клеток, которые, хотя и заняты одной работой – перевариванием и всасыванием питательных веществ – всё же отличаются друг от друга. Причём отличаются активностью самых разных генов, а не только тех, которые отвечают за обработку белков, или углеводов, или жиров. Оказалось, что изменения в питании заставляют буквально перестраиваться сам кишечник – одних клеток в нём становится больше, других меньше. И, что важно, подобные изменения происходили даже у тех мышей, которых лишали микрофлоры. То есть изменения в активности генов и перестройка кишечного эпителия под влиянием диеты от бактерий не зависели.
Исследователи создали кишечные органоиды – крохотные трёхмерные комплексы клеток, которые по структуре напоминали эпителий тонкого кишечника. В органоидах не было ни нейронов, ни иммунных клеток, ни бактерий. В какой-то момент их пересаживали на углеводную «диету», то есть повышали уровень глюкозы в питательной среде. Однако на изменения в диете клетки органоида не реагировали. Из чего можно было сделать вывод, что изменения в кишечнике зависят от каких-то других клеток.
Известно, что похожие клеточные изменения происходят при инфекциях – иммунитет переводит кишечный эпителий в режим чрезвычайной ситуации, чтобы с было проще справиться с патогеном. Исследователи предположили, что и в диетических изменения тоже участвует иммунитет. Действительно, в конечном счёте оказалось, что весь секрет кроется в особой группе Т-лимфоцитов, которые называются гамма-дельта Т-лимфоцитами. Их достаточно много в кишечнике, но до сих пор было не слишком понятно, чем они там заняты. Теперь же можно сказать, что гамма-дельта Т-лимфоциты помогают кишечнику настроиться на те или иные питательные вещества. Мышиный кишечник, лишённых гамма-дельта клеток, к смене диеты не адаптировался.
Возможно, непосредственное влияние иммунитета на пищеварение может быть ещё глубже. И это не первый раз, когда те же гамма-дельта Т-клетки обнаруживают за какими-то посторонними делами. Так, известно, что они помогают регулировать температуру тела и контролируют тревожное поведение у мышей. Впрочем, нельзя сказать, что иммунитета подобные вещи так уж не касаются. Если вспомнить, что иммунная система должна постоянно отражать разнообразные инфекции, и что иммунные клетки и белки участвуют в разных неинфекционных болезнях, то неудивительно, что иммунитету есть дело и до температуры тела, и до диеты, и до много другого. Кстати, о похожей работе – посвящённой тому, как кишечник управляет пищеварением – мы писали два года назад, только тогда речь шла о том, что кишечные Т-лимфоциты действуют на кишечные гормоны.
Автор: Кирилл Стасевич