Клетки кишечника буквально работают как клетки мозга

Еще из школьной программы помню о том, что наш ЖКТ обладает невероятной способностью к регенерации. Но почему это происходит? Как ни странно, секрет кроется в организации клеток. И это тот уровень микроменеджмента который не снился ни одной корпорации.

Материал о ЖКТ с претензией на разбор мозга ^[1]. Да, ниже вы узнаете почему он здесь. Но суть даже не в общих принципах работы в том, насколько филигранно связаны ЖКТ и работа мозга. Что еще раз доказывает: истинный биохакинг кроется не в том, чтобы найти универсальную педаль «газ», и жать её до отказа, а в том, как объединить все составляющие своей жизни в единую систему. Этому и способствуют материалы сообщества Neural Hack ^[2]. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи!

Что общего между мозгом и кишечником?

Клетки кишечника взаимодействуют с удивительной точностью, подобно нейронам ^[3] мозга. Они используют крошечные отростки, чтобы передавать инструкции стволовым клеткам. И те уже постоянно поддерживают и восстанавливают целостность ЖКТ. И это открытие способно изменить наше понимание принципов восстановления тканей и первопричины заболеваний кишечника.

Слизистая оболочка кишечника, или эпителий, быстро и непрерывно обновляется. Грубо говоря, клеточная популяция полностью сменяется каждые четыре-пять дней. Стволовые клетки, живущие в трубчатых «криптах», расположенных глубоко в слизистой оболочке кишечника, играют жизненно важную роль в процессе обновления. Именно они делятся и дифференцируются в разные типы клеток, заменяя своих предшественников.

Новое исследование ^[4], проведенное Медицинской школой Duke-NUS и Наньянским технологическим университетом в Сингапуре (NTU Singapore), выявило неожиданную и чрезвычайно точную систему связи, взращенную в кишечнике. Принцип работы этой системы точь-в-точь повторяет принципы, по которым нейроны ^[5] передают сигналы друг другу в мозге.

Иногда, внимательно изучая основы, обнаруживаешь нечто революционное. Эта система целенаправленной сигнализации пряталась на виду, и теперь, когда мы её заметили, сам факт её наличия меняет наше понимание биологии стволовых клеток кишечника.

Ведущий научный ^[6] сотрудник, доктор Гедиминас Грейциус из Программы по изучению рака и стволовых клеток (CSCB) Университета Дьюка и Национального университета США, а также ведущий автор исследования.

WNT, кишечник и мозг

Всё дело в Wnt – сигнальных молекулах, которые помогают контролировать поведение ^[7] кишечных стволовых клеток, которые созревают в криптах. Фактически, стволовые клетки находятся в «нише» внутри крипты. Это высокорегулируемая микросреда, которая поддерживает и контролирует их поведение ^[8].

Активация сигналов Wnt стимулирует рост и деление стволовых клеток. Сигналы Wnt помогают поддерживать баланс между самообновлением стволовых клеток, поддержанием достаточного количества стволовых клеток в криптах, и дифференциацией, превращением части стволовых клеток в специализированные клетки, составляющие слизистую оболочку кишечника.

Первоначально предполагалось, что Wnt просто диффундируют через ткани, в конечном итоге достигая своих целей – стволовых клеток. Однако новое исследование опровергло эту гипотезу.

Мы обнаружили, что эти сигналы не просто дрейфуют по тканям. Они с удивительной точностью распространяются из ниши к стволовым клеткам другими специализированными клетками, или телоцитами. И это меняет наше представление о клеточной коммуникации в кишечнике. Фактически она подобна тому, как нейроны передают сигналы друг другу в мозге.

Соавтор исследования, профессор Дэвид Виршуп, биолог-онколог и директор Центра онкологических заболеваний.

Телоциты и передача сигналов

Интересная особенность телоцитов – способность образовывать длинные, тонкие нитевидные отростки, известные также как цитонемы. Они напрямую соединяют телоцит со стволовой клеткой. Используя передовые методы визуализации, исследователи наблюдали, что в кишечнике мыши телоциты используют цитонемы для доставки Wnt-рецепторов непосредственно к отдельным стволовым клеткам в крипте.

Ученые также обнаружили, что точки контакта телоцита со стволовыми клетками напоминают синапсы ^[9] – специализированные соединения, через которые взаимодействуют нейроны, что подчёркивает точность этой системы, сравнимую с точностью работы мозга.

Такого рода прямая межклеточная коммуникация демонстрирует новый уровень точности доставки секретируемых молекул к клетке-мишени. Это яркий пример того, как визуализация в разных масштабах в сочетании с новыми подходами к маркировке белков может раскрыть новые механизмы и изменить научную парадигму.

Доцент Александр Людвиг из Школы биологических наук Национального технического университета Сингапура. 

Практическая значимость понимания сигнализации ЖКТ

Нам уже известно, что нарушения в сигнальном пути Wnt способствуют развитию некоторых видов рака толстой кишки. Они же играют роль в развитии хронических воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), таких как болезнь Крона и язвенный колит.

Это открытие может изменить наш подход к восстановлению тканей и регенеративной медицине. Если мы сможем использовать или восстановить этот точный механизм передачи сигналов, это может повысить эффективность терапии стволовыми клетками и помочь в разработке более целенаправленных методов лечения заболеваний кишечника. Это яркий пример того, как фундаментальная наука влияет на реальный мир.

Профессор Патрик Тан, старший заместитель декана по исследованиям в Университете Дьюка и Национального университета Сингапура, не принимавший участия в исследовании. 

Я же давно пишу статьи о том, что ЖКТ и мозг тесно связаны воедино ^[10]. Но чем больше погружаюсь в биохакинг, тем целостнее выглядит вся работа организма. От ежедневных привычек, которые занимают минут 10, до влияния «процента осознанности» в наших действиях на годы функциональной жизни. Всё это выстраивается в единую структуру, и многие, очень многие её факторы оказываются под нашим личным контролем.

Сам биохакинг перестает быть «поиском волшебной таблетки», как и концепция ЗОЖа уже очень далека от 2 литров воды и 8000 шагов в день. Где прячется истина, почему мышление ^[11] действительно важно, чего мы не видим на фоне популярности «дофаминовой волны»… Всё это в статьях на канале Neural Hack ^[2]. Подписывайтесь, чтобы первыми узреть технологическую сингулярность.