Хроническое воспаление кишечника может нарушать работу сердца через изменения микробиоты и иммунных клеток. Исследователи из Университета штата Джорджия в США показали этот механизм в экспериментах на мышах: бактериальные сигналы изменяли поведение клеток иммунной системы и способствовали патологическому увеличению сердечной мышцы. Как кишечник может влиять на другой орган и что эти результаты означают для людей с воспалительными заболеваниями — в материале «Известий».

Эти диагнозы важно отличать от синдрома раздраженного кишечника. Он тоже может сопровождаться болью и изменениями стула, но сам по себе не вызывает характерного для воспалительных заболеваний повреждения тканей. Новая работа посвящена хроническому колиту, поэтому переносить ее выводы на любое вздутие или дискомфорт в животе нельзя.

Связь воспалительных заболеваний кишечника с сердечными осложнениями уже отмечали в исследованиях людей. В работе Каролинского института, опубликованной в 2024 году, ученые сравнили 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 означает, что сердечная недостаточность развивалась у 19% заболевших. По оценке авторов, разница соответствовала одному дополнительному случаю на каждые 130 пациентов за 20 лет. Исследование выявило статистическую связь, но не установило ее причину. Именно возможный биологический механизм изучала команда из Джорджии.

Ученые использовали мышиную модель хронического колита — длительного воспаления толстой кишки. Они изучали 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 обнаружили нарушения сердечной функции, гипертрофию и фиброз. Гипертрофия означает увеличение клеток сердечной мышцы, а фиброз — накопление соединительной ткани. Эти изменения сопровождались перестройкой обмена веществ и нарушениями работы митохондрий в циркулирующих иммунных клетках.

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

Такой опыт помогает разобраться в направлении связи. Если измененная микробиота лишь сопровождает заболевание, ее перенос не обязательно должен воспроизводить последствия в другом организме. Здесь же он способствовал появлению сердечных нарушений. Это аргумент 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.

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

Одним из важных участников обнаруженного механизма оказался липополисахарид, или LPS. Это компонент наружной оболочки некоторых бактерий. При нарушении кишечного барьера он может попадать в кровоток и воздействовать на иммунные клетки. Таким образом, для влияния на сердце самим бактериям необязательно 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. Дальше активировался белок, который авторы обозначают как GBP1. В названии работы также указан мышиный GBP2b: это соответствующий белок, изученный в экспериментах 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.

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.

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

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.