Zou dit mechanisme kunnen verklaren waarom slapeloze nachten de darmgezondheid beïnvloeden?
Darmontsteking en andere aandoeningen waarbij het immuunsysteem betrokken is, komen vaker voor bij mensen met een onregelmatig slaappatroon, inclusief mensen die in nachtdiensten werken. Nu heeft nieuw onderzoek bij muizen een voorheen onbekend mechanisme blootgelegd dat zou kunnen helpen om het verband te verklaren.
Het mechanisme betreft de aangeboren lymfoïde cellen van groep 3 (ILC3s). Deze immuuncellen spelen een sterke rol bij het beheersen van metabolisme, ontstekingen en andere biologische processen.
In een recent Natuur papier, leggen de wetenschappers uit hoe ze muizen gebruikten om de rol van ILC3's in de darm beter te begrijpen.
"Deze cellen," zegt senior studie auteur Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D., "vervullen belangrijke functies in de darmen - ze bestrijden infecties, controleren de integriteit van het darmepitheel en instrueren de opname van lipiden."
Veiga-Fernandes werkt in het Champalimaud Centre for the Unknown, in Lissabon, Portugal. Hij leidt een groep die de communicatie op cellulair niveau tussen het zenuwstelsel en het immuunsysteem onderzoekt.
Slaappatroon, gezondheid en klokgenen
"Slaapgebrek of veranderde slaapgewoonten kunnen dramatische gevolgen voor de gezondheid hebben, resulterend in een reeks ziekten die vaak een immuuncomponent hebben, zoals darmontsteking", legt Veiga-Fernandes uit.
Onderzoek heeft aangetoond dat mensen die in ploegendienst werken, meer kans hebben op het ontwikkelen van bepaalde gezondheidsproblemen op de lange termijn.
Degenen die bijvoorbeeld lange tijd in nachtdiensten werken, hebben een hoger risico op aandoeningen zoals maagzweren, sommige vormen van kanker, stofwisselingsziekten, zwaarlijvigheid en gastro-intestinale aandoeningen.
"Om te begrijpen waarom dit gebeurt", vervolgt Veiga-Fernandes, "begonnen we met de vraag of immuuncellen in de darmen worden beïnvloed door de circadiane klok."
Hij en zijn collega's ontdekten dat ILC3's bijzonder gevoelig zijn voor veranderingen in hun klokgenen, de genen die ritmische celprocessen aansturen.
Ze ontdekten ook een circuit dat de circadiane of 24-uurs klok in de hersenen verbindt met ILC3's in de darmen.
Het blijkt dat verstoringen van dit circuit, dat veranderingen in omgevingslicht waarneemt, ILC3-klokgenen kunnen veranderen. Deze genetische veranderingen kunnen het vermogen van de immuuncellen om de darmgezondheid te reguleren aantasten.
Het team demonstreerde dit effect door de 24-uursklok in de hersenen van de muizen te verstoren.
De auteurs schrijven dat "chirurgisch of genetisch geïnduceerde deregulatie van hersenritmiek leidde tot verstoorde circadiane ILC3-oscillaties, een gedereguleerd microbioom en een veranderd lipidenmetabolisme."
Het verstoren van de hersenklok vermindert de ILC3's van de darm
Bijna alle cellen in het lichaam hebben klokgenen die hen helpen een cyclus van 24 uur te volgen.
Klokgenen vertellen celmachines hoe laat het is, zodat de biologie van het lichaam zich kan voorbereiden op cyclusgevoelige activiteit, zoals eten of slapen.
Hoewel de klokgenen van elke cel de tijd onafhankelijk kunnen bijhouden, vertrouwen ze op de hoofdklok in de hersenen om ze gesynchroniseerd te houden.
Bovendien, omdat het klokcircuit van de hersenen gevoelig is voor extern licht, helpt de verbinding met klokgenen in de rest van het lichaam om lichaamsfuncties synchroon te houden met dag- en nachtcycli.
Het team ontdekte dat het verstoren van de klokgenen van de ILC3s hun aanwezigheid in de darmen drastisch verminderde.
"Dit resulteerde in ernstige ontstekingen, het doorbreken van de darmbarrière en verhoogde vetophoping", merkt Veiga-Fernandes op.
Verstoorde hersenklok wist bestemmingscode
Nader onderzoek onthulde de reden voor de dramatische daling van ILC3's in de darm. Het lijkt erop dat een verstoring van het circadiane circuit van de hersenen ervoor zorgt dat een belangrijk signaal de ILC3-klokgenen niet bereikt.
Verlies van het signaal beïnvloedt een eiwit dat de voorbijgaande ILC3-cellen vertelt waar ze naartoe moeten migreren. Het eiwit werkt als de postcode van een bestemming in een navigatiesysteem, en zonder het signaal van het circadiane circuit van de hersenen kan het de postcode niet instellen.
Veiga-Fernandes zegt dat hij en zijn team erg enthousiast zijn over deze resultaten, omdat ze helpen verklaren waarom mensen die 's nachts actief zijn meer kans hebben op een slechtere darmgezondheid en ontstekingsziekten.
Hij suggereert dat het lichaam zo is geëvolueerd dat overdag, wanneer eten de overhand heeft, de circadiane klok in de hersenen ILC3s vertelt om de darmen te verlaten. Dit vermindert de ILC3-activiteit in de darmen, wat het lipidenmetabolisme stimuleert.
Vermindering van de ILC3-activiteit maakt de darmen echter ook kwetsbaar voor beschadiging. Dus 's nachts, wanneer eten niet de overhand heeft, vertelt de klok van de hersenen de ILC3's om terug te gaan naar de darmen en verdedigings- en reparatietaken uit te voeren.
"Het heeft [alles] te maken met het feit dat deze specifieke neuro-immuunas zo goed wordt gereguleerd door de klok van de hersenen dat elke verandering in onze gewoonten een onmiddellijke impact heeft op deze belangrijke, oude immuuncellen."
Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D.
