Мозок отримує інформацію про стан кишечника за допомогою спеціальних клітин, які стежать для нього за всім, що відбувається в шлунково-кишковому тракті.
У тому, що кишечник постійно спілкується з мозком, немає ніяких сумнівів: відомо, що мозок цілком оперативно дізнається, що саме ми з'їли, як багато, як працюють м'язи кишкової стінки, і що вся ця інформація йде по особливих нервових волокнах, які підходять до стінки кишечника. Однак ось нервові волокна до неї підійшли - і що далі? Як і від кого вони отримують «кишкову» інформацію?
Епітелій шлунково-кишкового тракту складається з безлічі різних клітин. Серед них є так звані ентерохромаффінні клітини, які синтезують величезну кількість серотоніну - хоча їх самих дуже мало, менше 1% від усіх клітин кишкового епітелію, вони виробляють 90% серотоніну, що є в нашому тілі, включаючи мозок.
Як ми знаємо, серотонін - один з нейромедіаторів, за допомогою яких нервові клітини передають один одному електрохімічні сигнали. Можна припустити, що ентерохромаффінні клітини у відповідь на якісь молекули, що з'являються в просвіті кишечника, подають сигнал місцевим нейронам за допомогою свого серотоніну.
Але таких клітин, як ми сказали, в епітелії дуже і дуже мало, і вивчати їх у справжньому кишечнику дуже і дуже важко. Тому дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско у своїх експериментах використовували штучний мінікішечник - органоїд, вирощений зі стовбурових клітин (зараз таких органоїдів-моделей вирощують все більше, і про схожий мінікішечник ми вже якось розповідали).
Спостерігаючи за ентерохромаффінними клітинами в органоїді, автори роботи виявили, що вони сприймають електричні сигнали і що у них є спеціальні іонні канали, які дозволяють керувати власним електричним потенціалом на мембрані - іншими словами, ентерохромаффінні клітини виявилися схожі на звичайні рецептори.
У статті Cell говориться, що клітини реагують на кілька речовин - на аліл ізотіоціанат (який надає характерну пекучість гірчиці, васабі та іншим подібним речам), на ізовалеріанат, або ефір ізомасляної кислоти (його синтезують бактерії кишкової мікрофлори), а також на дофамін, адреналін і норадреналін. Збуджуючись у відповідь на будь-яку з цих речовин, ентерохромаффінні клітини здатні передати інформацію нейронам.
Подальші експерименти показали, що нейрони в кишковій стінці безпосередньо контактують з ентерохромаффінними клітинами, так що між ними формується справжній синапс - особливий міжклітинний контакт, що дозволяє передавати електрохімічний сигнал за допомогою вищезгаданого серотоніну.
Насправді те, що ці клітини безпосередньо контактують з нейронами, бачили і раніше, але цього разу вдалося показати, як працює весь ланцюжок - як ентерохромаффінні клітини під дією норадреналіну або ізовалеріату стимулювали електричну активність у нейронах. Такий прямий контакт дійсно більш ефективний, ніж якщо б мозок отримував інформацію з кишечника якось більш опосередковано. Адже в тому випадку, якщо всередину потрапило щось не те, щось не дуже несвіже або відверто отруйне, заходи потрібно вживати якомога швидше, і тут просто немає часу чекати, поки сигнал дійде до мозку по якихось манівних шляхах.
Можливо, в майбутньому з'являться і якісь ліки, які будуть вирішувати шлунково-кишкові проблеми, діючи через ентерохромаффінні клітини відразу і на кишківник, і на мозок.