Больові нейрони кишківника, відчувши небезпечну бактерію, намагаються не дати інфекції поширитися по тілу.
Коли в кишечник потрапляє небезпечна бактерія, хто з нею має справу в першу чергу? Очевидно, клітини кишкового епітелію та імунні клітини. Але одночасно ті ж епітеліальні та імунні клітини постійно стикаються не тільки з небезпечними мікробами, але і з корисною мікрофлорою, яка зазвичай живе в кишечнику і допомагає нам перетравлювати їжу. І це не кажучи про саму їжу - адже потрібно також вміти відрізняти бактеріальні молекули, що вказують на присутність патогенів, і молекули з їжі. У тому, щоб точно дізнаватися небезпечні бактерії, в епітеліальних та імунних клітин є помічники, і ці помічники - кишкові нейрони.
У кишечнику працюють приблизно 108 нервових клітин: вони допомагають регулювати місцевий кровотік, керують скороченнями м'язів і виконують ще ряд функцій - наприклад, частина нейронів тісно спілкується з імунітетом за допомогою сигнальних молекул (і ми якось писали, як нейрони мобілізують імунну систему при появі в кишечнику паразитів).
З іншого боку, деякі нейрони здатні відчувати біль і дискомфорт, які можуть походити від механічного подразнення або від якихось хімічних речовин. Якраз небезпечні бактерії нерідко виділяють речовини, що завдають болю, і відомо, що нейрони, які відчувають ці бактеріальні молекули, взаємодіють як з епітеліальними, так і з імунними клітинами.
У недавній статті в Cell на прикладі бактерій сальмонелл описано, як кишкові больові нейрони допомагають зупинити інфекцію. За мікробами в кишечнику стежать пейєрові бляшки - групи епітеліальних клітин, серед яких є особливі М-клітини: вони поглинають мікробів і демонструють їх імунним клітинам, що знаходяться тут же. Якщо продемонстрований мікроб виявився нешкідливим, імунітет залишається спокійним, якщо це виявився патоген, включається імунний захист.
Деякі мікроби, включаючи бактерій сальмонелл і, наприклад, норовірусів, використовують М-клітини, щоб розселитися далі: увійшовши в тканини кишківника, вони можуть відправитися в печінку або селезінку. Але поруч з пейєровими бляшками зазвичай сидять больові нейрони - нервові клітини з рецепторними білками, які реагують на неприємні подразники. Виявилося, що больові нейрони в буквальному сенсі закривають для сальмонелл вхід в тканини кишечника: якщо нервова клітина відчула бактерію, у пейєровій бляшці зменшується число М-клітин.
Крім того, на епітеліальних клітинах кишечника і особливо на М-клітинах, які залишилися, стає більше особливих симбіотичних бактерій, які заважають патогенній бактерії закріпитися на кишкових клітинах. Для розмноження симбіотичних захисних бактерій було важливо, щоб на нейронах працювали їхні больові рецептори: якщо у піддослідних мишей рецептори відключали, захисних бактерій на кишковому епітелії було мало.
Вдалося також визначити молекулу, яка допомагає больовим нейронам організувати антибактеріальний захист - це нейропептид CGRP. Відчувши присутність бактерій больовими рецепторними білками, нейрони виділяли CGRP, тим самим зменшуючи число М-клітин і стимулюючи зростання корисних симбіонтів (в майбутньому ще належить розшифрувати послідовність молекул в сигнальному ланцюжку, який починається з CGRP і закінчується на М-клітинах і бактеріях). І в результаті сальмонели не могли розселитися з кишечника по організму. Очевидно, такий механізм працює не тільки з сальмонелою - відомо, що больові нейрони відіграють роль у протистоянні іншим патогенним бактеріям.
Портал Nature пише, що тут виникають важливі питання практичної властивості, пов'язані з використанням знеболювальних: якщо вони пригнічують роботу больових рецепторів, то чи не потурають вони тим самим кишковим інфекціям? На самому є дані, що при прийомі деяких опіоїдних знеболювальних дійсно виростає ризик поширення інфекції з кишечника по всьому тілу. Можливо, якщо вже від знеболювальних нікуди не подітися, варто одночасно з ними якось посилювати антибактеріальну оборону в кишечнику.