Мозг получает информацию о состоянии кишечника с помощью специальных клеток, которые следят для него за всем происходящим в желудочно-кишечном тракте.

В том, что кишечник постоянно общается с мозгом, нет никаких сомнений: известно, что мозг вполне оперативно узнает, что именно мы съели, как много, как работают мышцы кишечной стенки, и что вся эта информация идет по особым нервным волокнам, которые подходят к стенке кишечника. Однако вот нервные волокна к ней подошли – и что дальше? Как и от кого они получают «кишечную» информацию?

Энтерохромаффинные клетки (окрашены синим) в эпителиальных выростах кишечника. (Фото: Holly Ingraham / David Julius labs.)

 Эпителий желудочно-кишечного тракта состоит из множества разных клеток. Среди них есть так называемые энтерохромаффинные клетки, которые синтезируют огромное количество серотонина – хотя их самих очень мало, менее 1% от всех клеток кишечного эпителия, они производят 90% серотонина, что есть в нашем теле, включая мозг.

Как мы знаем, серотонин – один из нейромедиаторов, с помощью которых нервные клетки передают друг другу электрохимические сигналы. Можно предположить, что энтерохромаффинные клетки в ответ на какие-то молекулы, появляющиеся в просвете кишечника, подают сигнал местным нейронам с помощью своего серотонина.

Но таких клеток, как мы сказали, в эпителии очень и очень мало, и изучать их в настоящем кишечнике очень и очень трудно. Потому исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско в своих экспериментах использовали искусственный миникишечник – органоид, выращенный из стволовых клеток (сейчас таких органоидов-моделей выращивают все больше, и про похожий миникишечник мы уже как-то рассказывали).

Наблюдая за энтерохромаффинными клетками в органоиде, авторы работы обнаружили, что они воспринимают электрические сигналы и что у них есть специальные ионные каналы, которые позволяют управлять собственным электрическим потенциалом на мембране – иными словами, энтерохромаффинные клетки оказались похожи на обычные рецепторы.

В статье в Cell говорится, что клетки реагируют на несколько веществ – на аллил изотиоцианат (который придает характерную жгучесть горчице, васаби и прочим подобным вещам), на изовалерианат, или эфир изомасляной кислоты (его синтезируют бактерии кишечной микрофлоры), а также на дофамин, адреналин и норадреналин. Возбуждаясь в ответ на какое-либо из этих веществ, энтерохромаффинные клетки способны передать информацию нейронам.

Дальнейшие эксперименты показали, что нейроны в кишечной стенке напрямую контактируют с энтерохромаффинными клетками, так что между ними формируется настоящий синапс – особый межклеточный контакт, позволяющий передавать электрохимический сигнал с помощью вышеупомянутого серотонина.

На самом деле то, что эти клетки напрямую контактируют с нейронами, видели и раньше, но на сей раз удалось показать, как работает вся цепочка – как энтерохромаффинные клетки под действием норадреналина или изовалериата стимулировали электрическую активность в нейронах. Такой прямой контакт действительно более эффективен, чем если бы мозг получал информацию из кишечника как-то более опосредовано. Ведь в том случае, если внутрь попало что-то не то, что-то не очень несвежее или откровенно ядовитое, меры нужно принимать как можно быстрее, и тут просто нет времени ждать, пока сигнал дойдет до мозга по каким-то окольным путям.

Возможно, в будущем появятся и какие-то лекарства, которые будут решать желудочно-кишечные проблемы, действуя через энтерохромаффинные клетки сразу и на кишечник, и на мозг.