Neue Forschung durch Wissenschaftler an der Harvard Medical School hat herausgefunden, dass die Nerven im Darm von Mäusen nicht nur, sondern spüre die Anwesenheit von Salmonellen, sondern aktiv vor einer Infektion schützen, indem Sie das gefährliche Bakterium durch die Bereitstellung von zwei Linien der Verteidigung.
Die Studie, die veröffentlicht wird. Dez. 5 in die Zelle, wirft ein neues Licht auf die klassische Ansicht des Nervensystems, als eine bloße Wachhund spots Gefahr und alarmiert den Körper, um Ihre Präsenz. Die Ergebnisse zeigen, dass durch direkte Eingriffe mit Salmonellen die Fähigkeit zu infizieren den Darm, das Nervensystem ist sowohl ein Detektor der Gefahr und ein Verteidiger gegen Sie.
“Unsere Ergebnisse zeigen, das Nervensystem ist nicht nur ein einfacher sensor-and-alert-system”, sagte der neuro-Immunologe Isaac Chiu, der die Studie führen Forscher und assistant professor für Immunologie in der Blavatnik-Institut an der Harvard Medical School. “Wir haben herausgefunden, dass Nervenzellen im Darm gehen oben und darüber hinaus. Sie regulieren den Darm Immunität, pflegen gut-Homöostase und bieten aktiven Schutz gegen eine Infektion.”
Insbesondere die Experimente zeigen, dass die Schmerz-sensing-Neuronen eingebettet in den Dünndarm und unter Zellen, die sogenannten Peyer-Plaques aktiviert werden, durch die Anwesenheit von Salmonellen, einem pathogenen Bakterium verantwortlich für ein Viertel aller bakteriellen Durchfall-Erkrankungen weltweit.
Einmal aktiviert, die Nerven verwenden, zwei defensive Taktiken, um zu verhindern, dass die Fehler aus und infizieren den Darm und breitet sich über den rest des Körpers. Erste, Sie regulieren die zelluläre Tore, die es ermöglichen, Mikroorganismen und verschiedene Substanzen gehen in die und aus der kleinen Darm. Zweite, steigern Sie die Anzahl der Schutz-Darm Mikroben genannt SFB (segmented filamentous bacteria), die Teil des mikrobiom in den Dünndarm.
Bakterien, die uns auf die Nerven gehen
Unter normalen Bedingungen, die Peyer-Plaques Ansammlungen von Lymph-und Immunsystem Gewebe gefunden, die ausschließlich an der Wand des Dünndarms—scan der Umgebung, Probe Substanzen und bestimmen, was gehen kann in den Darm. Um diese Funktion auszuführen, die Peyer-Plaques sind übersät mit microfold-Zellen oder M-Zellen, die zelluläre Kanäle, die sich öffnen und schließen regulieren Zustrom von Stoffen und Mikroorganismen in den Darm. M-Zellen sind die wichtigsten Einstiegspunkte, die Salmonellen und andere gefährliche Bakterien nutzen die Invasion des Dünndarms. Zu tun, die Salmonellen-Bakterium injiziert in den Darm Transkriptionsfaktoren stimulieren, die intestinale Zellen zu M-Zellen. Neben Salmonellen die Riegel auf Zucker sitzt oben auf der M-Zellen die zelluläre Tore—und nutzt seine Tentakeln zu stützen, die Tore zu öffnen. Das Bakterium dann schlängelt sich seinen Weg in den Darm.
Zum Verständnis der Rolle der Schmerz-sensing-Darm-Nervenzellen im Infektionsschutzgesetz, Forscher verglichen, wie Mäuse mit und ohne reagierten Salmonellen. Eine Gruppe von Mäusen hatte intakten Darm Nervenzellen, eine andere Gruppe hatte diesen Neuronen, die genetisch deaktiviert oder gelöscht wird, und noch eine weitere Gruppe hatte Sie chemisch deaktiviert.
Experimente zeigten, dass in Anwesenheit von Salmonellen, Darm Neuronen feuern zurück durch die Freigabe eines neurochemischen namens CGRP, verlangsamt sich die M-Zell-Differenzierung, wodurch sich die Zahl der Einstiegspunkte, die Salmonellen können. Darüber hinaus werden die Experimente zeigen, die Darm-Nervenzellen starten, eine andere form der Verteidigung. Durch die Freigabe von CGRP, steigern Sie die Präsenz des SFB Mikroben—Mikroorganismen, die u.a. die Ausführung anderer nützlicher Funktionen, die auch Schutz gegen eine Salmonellen-invasion. Wie genau Sie das tun, bleibt unklar, aber Chiu und Kollegen sagen, einen plausiblen Mechanismus kann sein, dass der SFB nutzt seine winzig kleinen Haken befestigen sich an die Darmwand und bilden eine schmutzabweisende Beschichtung, schützt gegen die Krankheit-verursachenden Bakterien.
Beide Abwehrmechanismen funktioniert zuverlässig in Mäusen mit intakter Darmflora Neuronen. Nicht so jedoch, in der Tiere, fehlte diese gut Neuronen. In der Tat, Darm-Biopsien von Mäusen mit inaktivierten Neuronen zeigten Ihre Peyer-Plaques mehr dicht infiltriert von Salmonellen an einer größeren rate als die Tiere mit intakten Neuronen. Die neuron-defizienten Tiere hatten auch weniger schützende SFB Mikroben in Ihren Eingeweiden. Nicht überraschend, diese Mäuse krank von Salmonellen stärker und hatte mehr verbreitete Krankheit, als Mäuse mit intakten Nervenfasern.
“Es wird zunehmend klar, dass das Nervensystem interagiert direkt mit infektiösen Organismen auf verschiedene Weise beeinflussen Immunität,” Chiu sagte. “Bakterien, die buchstäblich auf die Nerven.”
Die Ergebnisse stehen im Einklang mit der bisherigen Forschung, die von Chiu ‘ s-Gruppe zeigt einen leistungsfähigen drei-Wege-Wechselwirkung zwischen Infektion und das Nervensystem und das Immunsystem. Aber im Gegensatz zu den neuen Erkenntnissen, die frühere arbeiten haben gezeigt, dass das Nervensystem können jederzeit genutzt werden, die durch infektiöse Organismen zu Ihrem Vorteil. Zum Beispiel, Chiu bisherigen Forschung gefunden, dass die Nerven in der Lunge verändern, Reaktion des Immunsystems, die in schweren Lungen-Infektionen mit dem Bakterium Staphylococcus aureus, besser bekannt als Staphylokokken. In einer anderen Studie, Chiu ‘ s-team entdeckt, dass die Bakterien, die verursachen können, Fleisch zu Essen, Krankheit unterzujubeln, Nerven, als eine Möglichkeit zur Dämpfung der Immunabwehr und schwächt die Abwehrkräfte des Körpers.
Ein vielfältiges repertoire
Die neuen Erkenntnisse hinzufügen zu einem wachsenden Körper des Wissens, die zeigen, dass das Nervensystem hat ein repertoire viel breiter als Signalisierung zu und von dem Gehirn.
“Unsere Ergebnisse illustrieren einen wichtigen cross talk zwischen dem Nervensystem und dem Immunsystem,” sagte Studie erste Autor Nicole Lai, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Immunologie, in der Chiu-Labor. “Es ist ganz klar eine bidirektionale Autobahn mit beiden Systemen das senden von Nachrichten und die Beeinflussung von einander zu regulieren, schützende Reaktionen während der Infektion.”
In der Tat, der Darm enthält so viele Nerven, dass es wurde oft als zweites Gehirn. Als ein Warnsystem entwickelt, um warnen den Körper von drohenden Gefahren, das Nervensystem, wirkt ultraschnell. So, die neuen Erkenntnisse, so die Forscher, deuten darauf hin, dass die evolution nutzt dieses feature für zusätzlichen Schutz.
“Wenn man darüber nachdenkt, das Nervensystem und Einbeziehung der Immunität ist eine evolutionär smart Weg, zu schützen den Darm vor Infektionen durch die Wiederverwendung einer bereits vorhandenen Funktion,” Chiu sagte.
Die Forscher sagen, Ihre Ergebnisse könnten auch erklären helfen, frühere Beobachtungen zeigen, dass der Einsatz von Opioiden—die Stille Schmerz-sensing-Nervenfasern—und andere Nerven-modulierenden Medikamenten kann die Menschen anfälliger für Infektionen.
“Wenn Sie das Rad nach unten, Nerven-Signalisierung, in einer Anstrengung, Schmerzen zu reduzieren, Sie möglicherweise versehentlich auch die Dämpfung deren schützende Fähigkeiten,” Chiu sagte. “Unsere Beobachtungen unterstützen diese Idee.”
Die Interaktion zwischen Darm Neuronen und gatekeeping M-Zellen stellt eine Fläche reif für die zukünftige Forschung, das team sagte, da M-Zellen—molekulare Toren der Dünndarm—auch ausgeschöpft werden, die von anderen Organismen, die schwerwiegenden menschlichen Erkrankungen, einschließlich der Bakterien E. coli, Shigella und Yersinia, sowie Prionen, sich selbst verbreitende verklumpen von fehlgefalteten proteins können bewirken, dass seltene, aber allgemein tödliche neurodegenerative Bedingungen.
Die Ergebnisse weisen auch auf eine mögliche therapeutische Weg beinhaltet, dass die Modulation der Nerven-Signalisierung, die entweder für die Steigerung Darm Immunität oder Darm-Entzündungen.
