Ученые предоставили первую подробную карту тонкого кишечника, которая поможет лучше понять его анатомию и функции

Туристам, которые приезжают в незнакомый город, довольно сложно ориентироваться, если они будут полагаться только на топографическую карту, какой бы подробной она ни была. Поэтому на большинстве туристических карт обычно отмечены интересные и известные достопримечательности.

Ещё в XVI веке мы начали наносить на карты тёмную территорию тонкой кишки человека в книгах по анатомии. Мы знаем, что этот пищеварительный тракт имеет длину около 6 метров, покрыт миллионами ворсинок — крошечных пальцеобразных выступов, которые увеличивают площадь поверхности тракта в тридцать раз, и разделён криптами, как расщелинами.

Однако до недавнего времени было неясно, где именно в этой сложной конфигурации крипт и ворсинок находятся достопримечательности и ориентиры. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, учёные из Института науки Вейцмана (Weizmann Institute of Science) и эксперты из отделения общей хирургии медицинского центра Шиба составили первую подробную карту различных областей активности тонкого кишечника человека. Они раскрыли, что делает его настолько эффективным в поглощении питательных веществ и защите организма от инфекций.

Условия в тонкой кишке сильно различаются от одной точки к другой — от крипт, выстилающих внутренние стенки, до кончиков выступающих ворсинок. В то время как область, ближайшая к стенке тонкой кишки, имеет обильное снабжение кровью и кислородом, среда на кончиках ворсинок бедна кислородом и насыщена питательными веществами и бактериями.

Медленно высвобождаемые жиры

Атлас тонкого кишечника человека, созданный исследователями под руководством Харника и Якубовского, проливает свет на давние загадки, связанные с работой тонкой кишки.

Ещё в 1950-х годах учёные обнаружили, что жиры из пищи всасываются в кровь не сразу, а с задержкой до двух дней. Это предотвращает резкий скачок уровня жиров в крови. Однако механизм этого процесса оставался неясным.

Атлас показывает, что переваривание жиров в тонкой кишке человека происходит поэтапно, как на конвейере. Клетки на дне ворсинок тонкого кишечника заключают жир из пищи в капельки жира. Только через несколько часов, когда клетки продвигаются вдоль ворсинок до их кончиков, они загружают жир в огромные частицы, которые транспортируют его через лимфатическую систему в кровеносные сосуды.

Регуляция баланса железа

Регуляция баланса железа в организме также подобна конвейеру. Железо всасывается в криптах и на дне ворсинок. Когда клетки достигают кончиков ворсинок, в зависимости от уровня железа в организме, они либо высвобождают его в кровь, либо забирают с собой на смерть в кишечной полости.

Поглощение и выработка ферментов

Атлас также показывает, что поглощение и выработка ферментов, необходимых для переваривания других важных питательных веществ — аминокислот, коротких белков и сахаров, — происходят только на кончиках ворсинок. В то же время клетки у подножия этих выступов специализируются на поглощении витаминов и минералов.

Иммунная защита

Что касается иммунной защиты, обеспечиваемой тонким кишечником, исследователи обнаружили, что клетки на кончиках ворсинок секретируют антимикробные белки, которые напрямую атакуют бактерии. Они также посылают сигнал о помощи наиболее агрессивным клеткам иммунной системы.

Длинный и извилистый тракт

В учебниках анатомии ворсинки тонкого кишечника здорового человека обычно описываются как прямые пальцеобразные выступы. Однако в своём атласе исследователи выявили ворсинки, которые ответвляются от других ворсинок. Это разветвление способствует ещё большему увеличению площади поверхности тонкой кишки и улучшению всасывания.

Результаты были получены с помощью нового метода, позволяющего исследователям документировать пространственную структуру ткани в трёх измерениях, не нарушая её целостности.

«Наш атлас даёт ответы на некоторые фундаментальные исследовательские вопросы, но его также можно применить и к клиническим вопросам», — говорит Ицковиц. «Теперь, когда мы нанесли на карту здоровый тонкий кишечник, мы можем начать углублять понимание изменений, которые он претерпевает при заболевании, когда мы стареем, когда принимаем определённые лекарства или когда мы соблюдаем определённую диету».

Сотрудничество между фундаментальной наукой и клинической медициной

Нахмани, директор отделения общей хирургии Шибы, добавляет: «Сотрудничество между Институтом Вейцмана и отделением общей хирургии Шибы привело к серии увлекательных исследований наиболее фундаментальных аспектов физиологического и анатомического функционирования тканей человека.

Сотрудничество между двумя мирами — фундаментальными исследованиями и клинической медициной — является замечательным достижением. Мы работаем над укреплением этой связи и надеемся, что больше ординаторов-хирургов будут проводить значительное время, занимаясь исследованиями. Мы убеждены, что это принесёт огромную пользу обоим мирам».

Литература:
Yotam Harnik et al, A spatial expression atlas of the adult human proximal small intestine, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07793-3

Запись Ученые предоставили первую подробную карту тонкого кишечника, которая поможет лучше понять его анатомию и функции впервые появилась Medical Insider.