科学家们研究我们的“第二大脑”如何影响肠道疾病

　　胶质细胞调节脑内神经元之间的通讯，在特定的脑回路中起着积极的作用。这些细胞在肠道神经系统中扮演着类似的角色，调节食物如何穿过肠道。直到现在，科学家们还不知道这些胶质细胞是否属于肠道神经系统的特定回路，或者它们是否发挥了更广泛的作用。一项新的研究报告说，胶质细胞确实属于特定的回路，与特定的神经元相互作用，从而产生明确的功能结果。这些结果可能最终导致对肠道产生影响的治疗方法的发展，如肠易激综合征(IBS)和炎症性肠病(IBD)。

　　神经系统由两种主要的细胞类型组成：神经元和胶质细胞。神经元通过电信号或化学信号传递信息。从历史上看，

　　Trusted Source

　　科学家认为

　　胶质细胞只发挥支持和保护作用。

　　然而，最近的证据表明，胶质细胞可以直接与神经元沟通，并能积极地影响或调节神经元之间的信号传递。

　　研究表明，胶质细胞在脑回路中起着特殊的作用，它与特定类型的神经元相互作用，调节特定信息的传递。

　　Brian Gulbransen博士

　　他是最近这项研究的主要作者，也是东兰辛密歇根州立大学的教授，

　　解释

　　用电吉他产生的音符进行类比的胶质细胞的作用。

　　他说：“[G]利亚不带用电吉他演奏的音符，而是调音和音量的踏板和扩音器。”

　　这个

　　消化系统

　　有自己的局部神经系统被称为

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　　肠神经系统

　　。肠道神经系统至少含有

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　　许多神经元

　　就像

　　脊髓

　　这就是为什么科学家有时称它为“第二大脑”的原因。

　　值得注意的是，即使切断了与大脑和脊髓的神经连接，肠神经系统仍能控制肠道运动。

　　科学家们知道，肠道神经系统中的胶质细胞与神经元积极沟通，科学家们研究我们的“第二大脑”如何影响肠道疾病并影响肠道功能。

　　

　　然而，他们不知道肠道胶质细胞是否是特定网络的一部分。换句话说，他们不知道肠道神经系统中的胶质细胞是专门与特定的神经元沟通，以调节对特定刺激的反应，还是产生特定的输出。

　　发表在杂志上的一项新研究

　　国家科学院会议记录

　　说明肠道神经系统中的胶质细胞确实属于特定的网络。

　　在描述研究结果时，古尔布兰森博士说，“这项研究的主要发现是，有不同的肠神经胶质细胞亚群‘倾听’特定的神经通路，而这些神经胶质细胞亚群在改变这些神经通路和周围的通路方面发挥着专门的作用。”

　　他解释说，这很有趣，“因为它突出了一种新的机制，即肠道内的神经回路由肠神经胶质细胞”调节“。[…]这一发现突出了肠神经回路如何工作的新的复杂性层，这对于理解肠道运动是如何被控制的很重要。“

　　, .

　　了解肠道运动是很重要的，因为运动的变化在许多条件下起着作用，包括

　　胃食管反流病

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　　IBD

　　，和

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　　IBS

　　蠕动与肠神经系统

　　食物通过一种叫做

　　蠕动

　　包括消化道平滑肌壁不自觉的节律性收缩。

　　蠕动时，肠段直接在吞咽食物块上方收缩。同时，肌肉在食物下面的部分放松。这迫使食物穿过消化道。

　　蠕动

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　　三

　　肠神经系统通路：上升、下降和环向通路。

　　当食物通过时，肠道中的圆形肌肉就会伸展，从而激活这些通路。提升路径导致食物上方部分的收缩，而下行通路则导致食物下面的肠段松弛。

　　上行通路由兴奋性神经元组成，这些神经元主要释放

　　神经递质

　　乙酰胆碱

　　。下行通路中的神经元通常释放一氧化氮或嘌呤来与其他神经元沟通。

　　

　　环向通路由环绕消化道壁的神经元组成，并将平滑肌壁的变化传递给上行和下行通路的神经元。

　　选择性反应

　　在最近的研究中，研究人员利用从雄性和雌性小鼠胃肠道中解剖出来的组织来了解肠道神经系统的细胞是如何在一个网络中协同工作的。

　　研究人员首先确定了一些胶质细胞是否对三条主要的肠道神经系统通路的激活有选择性的反应。

　　他们个别地刺激上升、下降和周向通路，并测量对每个通路的刺激后胶质细胞的激活。

　　研究人员发现，大多数胶质细胞对所有三种途径的激活都有反应。值得注意的是，10%以上的胶质细胞只对上行通路(13%)或下行通路(12%)有选择性的反应。

　　这些结果表明，胶质细胞的亚群体完全属于上升或下降途径。

　　研究人员观察到神经元对上行和下行通路的刺激反应的类似结果。

　　有趣的是，他们还发现雌性小鼠在上升和下降路径上的胶质细胞反应比雄性小鼠更大。

　　胶质细胞对神经递质的反应

　　嘌呤是神经递质之一，神经元在下行通路中相互沟通。相反，乙酰胆碱主要由神经元释放，以与兴奋性上升通路中的其他神经元沟通。

　　为了研究这些神经递质是否在胶质细胞中产生特定的反应，研究人员使用乙酰胆碱和嘌呤受体抑制剂。这些抑制剂选择性地阻断神经递质对胶质细胞的作用，但不影响神经元之间的信号传递。

　　研究人员发现，在任何一种神经递质抑制剂存在的情况下，对下行或上升通路的刺激与未治疗的对照组相比，激活了不同数量的神经元和胶质细胞。

　　例如，胶质嘌呤受体阻滞剂增加了单独刺激下行通路激活的神经元的比例，同时减少了这两条途径激活的神经元的比例。

　　同样，乙酰胆碱受体阻滞剂增加了神经胶质细胞在下行和上升通路刺激下激活的比例。

　　

　　阻断这些神经递质对胶质细胞的作用，也会影响每条通路的活性。嘌呤受体阻滞剂可降低上行通路的激活，而不抑制下行通路的激活。相反，乙酰胆碱受体阻滞剂可增加下行通路的神经元反应，而不增加上行通路的神经元反应。

　　这些实验表明，胶质细胞对神经元释放的嘌呤和乙酰胆碱产生反应，从而改变与每一途径相关的神经元和胶质细胞的数量，进而调节每一途径的活性。

　　胶质细胞对神经元的影响

　　.

　　研究人员随后研究了胶质细胞在调节特定运动通路中的作用。

　　化学遗传学

　　化学遗传学是一种技术，允许选择性激活或抑制特定的细胞子集，如胶质细胞，利用在实验室合成的工程蛋白。

　　研究人员使用这种方法选择性地激活胶质细胞。这种激活既抑制了上行通路，也抑制了下行通路，说明胶质细胞可以影响下游神经元。

　　此外，刺激胶质细胞可减少雌性小鼠下行和上升通路上神经元的反应，而雄性小鼠仅在下行通路上减少神经元的反应。

　　在先前的实验中，单独使用胶质受体阻滞剂以及使用这些阻滞剂与化学遗传学方法相结合，有助于研究神经递质如何激活胶质细胞来调节上行和下行通路中神经元的反应。

　　这些实验表明，乙酰胆碱对胶质细胞的激活在抑制神经胶质细胞的下行通路中起着重要的作用。然而，乙酰胆碱激活的胶质细胞似乎也在一定程度上抑制了上升通路。

　　此外，嘌呤神经递质诱导的神经胶质细胞的激活刺激了上升的兴奋性途径.

　　总之，这些实验的结果表明，嘌呤和乙酰胆碱的释放激活胶质细胞，导致神经元向上升或下降途径的招募，导致肠道运动的特定变化。

　　Keith Sharkey博士

　　，加拿大卡尔加里大学教授，向

　　今日医学新闻

　　这些结果表明，“控制所有肠道功能的肠道神经系统的神经网络是由肠道胶质细胞以定向和性别特有的方式非常精细地调节的。”

　　

　　沙基博士没有参与这项研究。

　　含意

　　MNT

　　与人交谈

　　尼克·斯宾塞博士

　　他是澳大利亚弗林德斯大学的一名教授，他没有参与这项研究。

　　他说，这项研究表明，“肠道胶质细胞实际上与某些类型的肠道神经元以高度特异性和网络特异性的方式相互作用。”直到现在，肠道胶质细胞是否以任何有序的方式与肠道壁上已知的、高度极化的上行兴奋性和下行抑制性肠神经通路进行沟通仍是一个谜。“

　　“这些发现为[胃肠道]神经胶质细胞生物学的新水平的科学研究开辟了道路。”

　　-尼克·斯宾塞博士

　　Sharkey博士指出，这项研究的结果“使人们对肠道功能障碍有了全新的理解，这种功能障碍是肠道功能的常见和非常虚弱的疾病，例如[IBS]，可以被重新定义为神经网络连接的疾病--即网络水平的[扰动]导致疾病和病人所经历的症状的条件。”

　　“因此，这些发现将有助于发展更好的诊断和治疗，以及新的疗法等。这项工作还将允许更个性化的治疗方法--而不是许多医学中普遍采用的一种通用模式。”

　　此外，通过证明胶质细胞的控制是性别特异性的，这些作者帮助我们理解为什么如此多的[胃肠道]疾病会以特定性别的方式发生。除了这些更实际的意义外，这项工作还对理解神经控制机制具有许多生物学和生理学意义，“Sharkey博士继续说。

　　在描述未来的研究方向时，古尔布兰森博士指出：“我们正在进行的研究正在探讨神经胶质和肠道运动神经回路在炎症后是如何受到影响的。这一点很重要，因为急性炎症后的神经可塑性被认为在常见疾病中产生[GI]运动障碍，例如[IBS]和[IBD]。

　　“希望通过了解炎症过程中对运动神经回路的胶质控制是如何改变的，我们将找出利用这一机制来改善肠道运动的方法。”

　　来源：健康谈古论今