絶食中に遺伝子スイッチがオンになり、炎症を止めるのに役立つ

絶食中に遺伝子スイッチがオンになり、炎症を止めるのに役立つ

ソーク研究者らは、脳と腸の間のコミュニケーションを促進する遺伝子スイッチを発見

【ラホヤ】ソーク研究所の研究者チームによる新たな研究によると、絶食中に脳内で活性化される分子経路が腸内細菌の血流への拡散を阻止するのに役立つという。

この研究は、16 年 2016 月 XNUMX 日の週に出版されました。 米国科学アカデミー紀要は、腸内細菌に対するバリアを強化することにより、絶食中の免疫系の不必要な活性化を防ぐために、脳が胃腸（GI）管と通信する分子経路を示しています。 人間と多くの類似点があるショウジョウバエのこの脳腸シグナルの発見は、最終的には人間の炎症性腸疾患の治療に情報を提供する可能性があります。

消化管は、食物からの栄養素の吸収を促進する役割に加えて、多数の細菌の宿主でもあります。 これらの微生物は、複雑な脂肪や炭水化物を分解する化学物質を生成することで、実際に消化プロセスを助けます。

「断食には、代謝システムだけでなく、炎症や脳機能にも波及するプラスの価値がある」とこの研究の主任研究者は言う マーク・モンミニー、クレイトン財団ペプチド生物学研究所の教授、JW キークヘファー財団会長の保持者。 「腸がこのバリアをどのように維持するかを理解し、そのバリアを強化する薬を開発することは、炎症性腸疾患を持つ人々にとって重要な利益をもたらす可能性があります。」

この新しい研究は、モンミニー研究室とソーク教授の研究室による継続的な共同研究の一環である。 ジョン·トーマス エネルギーバランスを制御するためにCrtcと呼ばれる脳内の遺伝子スイッチが使用するメカニズムを突き止めること。 私たちの脳と消化管、および他の組織の間の絶え間ない通信ネットワークは、私たちの体がエネルギーの消費と貯蔵を監視するのに役立ちます。 crtcはCREBと呼ばれる別の分子と相互作用し、絶食は両方のタンパク質を活性化し、長期記憶の形成を促進します。

モンミニーとトーマスのチームは、ショウジョウバエを使ってCrtcスイッチを研究した。その理由の一つは、ハエが人間と同じ代謝関連遺伝子を多く発現していることである。 XNUMXつの研究室によるこれまでの実験では、Crtc遺伝子が欠失したハエは絶食に対して感受性が強くなり、Crtc遺伝子を持つハエに比べて餌を与えないと生存期間が約半分しかないことが示された。 研究者らは、なぜCrtcの欠失がハエの死を早めるのかを理解することを目指しており、その原因はこれらの変異ハエの脂肪と糖の貯蔵量が少ないためであると仮説を立てた。

ソーク助教授を加えたチームとは ジャネル・エアーズ しかし、新しい研究で発見されたグループは驚くべきものであり、より複雑でした。 Ｃｒｔｃを持たないハエの腸は、免疫システムが強化されていることを示すいくつかの分子を発現した。 ポスドク研究員のラン・シェン氏が、ハエの腸内を裏打ちする蛍光染色された細胞を顕微鏡で撮影した写真という証拠を持ってモンミニー氏の研究室に入ったとき、「それはまったく予想外だった」と彼は言う。

新しい結果は、免疫系が活性化され、エネルギー的に負担がかかるため、ハエが飢餓に対してより敏感であることを示唆している。 この増強された免疫反応は、Crtc がなければ細菌が腸からハエの循環系に漏れ出すことを示唆しています。 研究者らは、Crtc の通常の役割は、細菌が血流に侵入して免疫系を目覚めさせるのを防ぐために腸のバリアを強化することであることを発見しました。 crtcがないと、腸管の内側を覆う細胞間の接続が破壊され、細菌が漏れ出し、免疫反応が活性化し、エネルギー貯蔵が枯渇します。

研究者らは、Crtc の分子パートナーを探しているときに、短い神経ペプチド F (sNPF) と呼ばれるタンパク質を発見しました。これは脳にも存在し、ヒトにも同等のタンパク質 (神経ペプチド Y と呼ばれます) があります。 このペプチドは、ハエや哺乳類が空腹の信号に反応して食物を探すようにさせることが知られています。 脳にsNPFが存在しないハエは、Crtcを欠いているハエと同様の腸炎の兆候を示した。 さらに、sNPFを欠くハエでは、通常はしっかりしている消化管の密閉が破壊され、細菌が外に流出した。

逆に、ニューロン内に正常量を超えるCrtcまたはsNPFを発現しているハエは、餌を与えなくてもより長く生存することができ、胃腸関門を維持する密着結合の破壊が少なくなりました。

研究者らは、神経ペプチドが細菌の侵入から腸を保護する腸受容体をどのように活性化するかを理解するために、さらなる実験を行っている。

この研究の他の著者は、ソーク研究所の Biao Wang と Maria Giribaldi です。 この作品を支援したのは、 国立衛生研究所 レオナM.とハリーB.ヘルムズリー慈善信託 と グレン老化研究センター.