Хроническое воспаление кишечника способно нарушать работу сердца посредством изменений микробиоты и иммунных клеток. Ученые из Университета штата Джорджия в США продемонстрировали данный механизм на мышах: сигналы бактерий меняли поведение клеток иммунной системы и вызывали патологический рост сердечной мышцы. Каким образом кишечник может влиять на иной орган и какие выводы это дает для людей с воспалительными заболеваниями, рассказывается в материале «Известий».

Почему болезнь кишечника касается всего организмаСправка «Известий»

Боль в животе и сбои пищеварения представляют собой наиболее явные симптомы воспалительных заболеваний кишечника. Однако последствия способны выходить далеко за пределы пищеварительной системы. К примеру, при болезни Крона воспаление порой затрагивает суставы, кожу и глаза. По этой причине здоровье кишечника нельзя рассматривать отдельно от состояния прочих органов.

К воспалительным заболеваниям кишечника относят болезнь Крона и язвенный колит. При обеих патологиях нарушенная работа иммунитета поддерживает хроническое воспаление. Язвенный колит поражает внутреннюю выстилку толстой кишки, тогда как болезнь Крона может охватывать разные отделы пищеварительного тракта.

Эти диагнозы необходимо отличать от синдрома раздраженного кишечника. Он тоже способен сопровождаться болью и изменениями стула, но сам по себе не приводит к повреждению тканей, типичному для воспалительных заболеваний. Новая работа посвящена хроническому колиту, поэтому переносить ее заключения на любое вздутие или неприятные ощущения в животе нельзя.

Связь воспалительных заболеваний кишечника с сердечными осложнениями уже наблюдалась в исследованиях на людях. В работе Каролинского института, опубликованной в 2024 году, специалисты сопоставили более 80 тыс. пациентов с такими диагнозами и около 400 тыс. человек из общей популяции. У пациентов относительный риск сердечной недостаточности оказался на 19% выше.

Это не значит, что сердечная недостаточность возникала у 19% заболевших. По расчетам авторов, разница соответствовала одному дополнительному случаю на каждые 130 пациентов за 20 лет. Исследование выявило статистическую связь, но не определило ее причину. Именно возможный биологический механизм изучала команда из Джорджии.

Что показал перенос кишечных бактерий

Ученые применяли мышиную модель хронического колита — продолжительного воспаления толстой кишки. Они анализировали состав кишечной микробиоты, обмен веществ в иммунных клетках и состояние сердца. Работу сердца оценивали с помощью ультразвукового исследования, а изменения тканей — под микроскопом.

У животных с колитом выявили нарушения сердечной функции, гипертрофию и фиброз. Гипертрофия означает увеличение клеток сердечной мышцы, а фиброз — накопление соединительной ткани. Эти изменения сопровождались перестройкой обмена веществ и сбоями в работе митохондрий в циркулирующих иммунных клетках.

Для проверки роли микроорганизмов исследователи перенесли кишечную микробиоту от мышей с колитом здоровым животным. Этого хватило, чтобы изменить обмен веществ в иммунных клетках получателей и спровоцировать нарушения в сердце.

Подобный опыт помогает уточнить направление связи. Если измененная микробиота лишь сопутствует заболеванию, ее перенос не обязан воспроизводить последствия в другом организме. Здесь же он способствовал появлению сердечных нарушений. Это служит доводом в пользу причинной роли микробиоты в условиях эксперимента.

«Наше исследование свидетельствует о том, что хроническое воспаление кишечника может влиять на сердце через изменения кишечной микробиоты и иммунных клеток», — отметил исследователь Института биомедицинских наук Университета штата Джорджия Цзюнь Цзоу.

Как бактериальный сигнал доходит до сердца

Микробиота — это сообщество микроорганизмов, населяющих кишечник. При хроническом колите его состав меняется. Такое нарушение именуют дисбиозом: речь идет об изменении соотношения микроорганизмов, а не об одной конкретной бактерии, которая объясняет все последствия заболевания.

Одним из ключевых участников обнаруженного механизма оказался липополисахарид, или LPS. Это компонент наружной оболочки некоторых бактерий. При повреждении кишечного барьера он способен проникать в кровоток и воздействовать на иммунные клетки. Таким образом, для влияния на сердце самим бактериям не обязательно попадать в сердечную мышцу. Связующим звеном могут стать их молекулы и реакция организма на них.

В исследовании LPS действовал через рецептор TLR4 — молекулярный «датчик» иммунной системы. Затем активировался белок, который авторы обозначают как GBP1. В названии работы также указан мышиный GBP2b: это соответствующий белок, изученный в опытах на животных.

Под действием бактериального сигнала менялась работа иммунных клеток. Они активнее перемещались в сердце, где могли способствовать патологическому увеличению сердечной мышцы и ухудшению ее функции. Цзоу пояснил, что сигналы из кишечника способны менять иммунные клетки так, что те начинают мигрировать в сердце и участвовать в развитии этих нарушений.

Почему важны клеточные «электростанции»

Чтобы понять следующий этап, нужно обратить внимание на митохондрии — структуры внутри клетки, обеспечивающие большую часть необходимой ей энергии. Их часто сравнивают с электростанциями. Если работа митохондрий меняется, это может повлиять и на поведение самой клетки.

Авторы обнаружили, что после воздействия LPS белок GBP1 перемещался к митохондриям и взаимодействовал с белками, регулирующими их разделение. Это способствовало фрагментации митохондрий и окислительному стрессу — состоянию, при котором избыток активных форм кислорода способен повреждать клеточные структуры. Среди важных участников сердечного повреждения исследователи выделили макрофаги — клетки иммунной системы.

В результате воспаление кишечника запускало последовательность изменений далеко за пределами первоначального очага: менялась микробиота, в кровь поступали бактериальные сигналы, перестраивалась работа иммунных клеток, а затем они перемещались в сердце.

Патологическое увеличение сердечной мышцы при этом не означает, что сердце становится сильнее. При заболеваниях утолщение, увеличение или повышение жесткости сердечной мышцы могут мешать ей эффективно перекачивать кровь. Как поясняет Национальный институт сердца, легких и крови США, такие изменения способны сопровождаться ослаблением сердечной функции.

Второй путь — микроскопические посылки между клетками

Исследователи обнаружили и другой способ передачи сигнала. Во время колита содержание GBP1 увеличивалось в экзосомах — маленьких мембранных пузырьках, которые клетки выделяют во внешнюю среду.

Справка «Известий»

Экзосомы можно сравнить с посылками: они переносят биологические молекулы и помогают клеткам обмениваться сигналами. Такие пузырьки способны циркулировать в организме, а клетки-получатели — захватывать их содержимое.

В экспериментах экзосомы с GBP1 поглощались клетками сердечной мышцы и способствовали их увеличению. Получается, воздействие могло происходить двумя путями: через перемещение измененных иммунных клеток в сердце и через доставку белка внутри микроскопических пузырьков.

Один из старших авторов работы, исследователь Института биомедицинских наук Университета штата Джорджия Е Дин, также указал на возможное значение результатов для изучения повреждений сердца при инфекциях. Многие возбудители сильно активируют белки семейства GBP.

При этом сам GBP1 выполняет важные защитные функции. Как подчеркнул Дин, во время инфекции он участвует в противомикробной защите, но чрезмерная или нарушенная активация может непреднамеренно способствовать ухудшению работы сердца.

Для пациентов уже сейчас важны контроль воспалительного заболевания и внимание к состоянию сердца. Лечение язвенного колита помогает подавлять воспаление и поддерживать ремиссию, а авторы исследования Каролинского института подчеркивают необходимость учитывать сердечно-сосудистое здоровье людей с воспалительными заболеваниями кишечника. Новая работа не меняет назначения врача, но дает дополнительное объяснение тому, почему наблюдение за такими пациентами не должно ограничиваться пищеварительной системой.