В кишечнике обнаружены нейроны, которые могут быть причиной запоров и болей

Фото из открытых источников

Запор и боли в животе часто возникают одновременно, но ученые до сих пор не до конца понимают, как нервная система координирует движение по кишечнику с ощущениями, возникающими внутри него.

В новом исследовании на мышах ученые выявили группу нейронов, которые могут участвовать в обоих процессах. Когда исследователи активировали эти клетки в изолированных участках толстой кишки, фекальные комочки с большей вероятностью продвигались вперед. Активация этих клеток у живых мышей также вызывала поведение, связанное с болью или дискомфортом.

В совокупности полученные результаты позволяют предположить, что одни и те же нейроны кишечника могут помогать координировать движение содержимого толстой кишки и восприятие организмом происходящего внутри нее. Результаты исследования доступны в виде препринта на bioRxiv и еще не прошли рецензирование.

«Эти нейроны могут напрямую реагировать на воспаление», — говорит соавтор исследования Даниэль Вербаро.

Пищеварительный тракт содержит обширную сеть нервных клеток, известную как энтеральная нервная система. Иногда её называют «вторым мозгом», она помогает регулировать пищеварение и координировать мышечные сокращения, продвигающие содержимое по кишечнику.

Предыдущее исследования, опубликованное в журнале Nature, показало, что различные питательные вещества активируют разные группы энтеральных нейронов у мышей, что является дополнительным доказательством того, что собственная нервная система кишечника способна обнаруживать и различать сигналы, возникающие внутри кишечника.

Однако энтеральная нервная система содержит множество различных типов нейронов, и ученые до сих пор выясняют, для чего предназначена каждая популяция.

Исследователи проанализировали данные об экспрессии генов в поисках маркера, который мог бы отличать сенсорные нейроны внутри кишечника от сенсорных нервных клеток, соединяющих кишечник с головным и спинным мозгом.

Их анализ указал на ген Pdyn, кодирующий белок, называемый продинорфином.

Используя генетически модифицированных мышей, исследователи отслеживали нейроны, связанные с Pdyn. Они обнаружили, что эти клетки сконцентрированы в собственной нервной системе толстой кишки, причем некоторые из них входят в состав нервной сети, контролирующей движение кишечника.

Это позволило исследователям изучить конкретную группу нейронов, которые могут способствовать продвижению содержимого по кишечнику.

Электрические характеристики клеток также показали, что они реагировали быстрыми импульсами: при стимуляции они выдавали один или два сигнала, а затем замолкали, даже если стимуляция продолжалась.

Затем исследователи активировали эти нейроны светом, чтобы посмотреть, как они влияют на перистальтику кишечника. Когда нейроны стимулировались в толстой кишке, извлеченной из мышей, фекальные комочки продвигались вперед.

«Наши эксперименты ex vivo предоставляют наиболее убедительные доказательства этого», — заявил Даниэль Вербаро из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Поскольку толстая кишка была удалена из организма, она больше не получала сигналов от головного мозга, спинного мозга или внешних нервов. Это позволило исследователям увидеть, на что способны собственные нервные клетки кишечника.

Однако стимуляция тех же нейронов у живых мышей не изменила количество выделяемого ими кала. Вербаро говорит, что это может быть связано с тем, что перистальтика кишечника у живого животного зависит от сигналов как от энтеральной нервной системы, так и от нервов вне кишечника.

«Вероятно, сочетание этих внешних сигналов и сигналов энтеральной нервной системы контролирует моторику желудочно-кишечного тракта у мышей», — сказал он.

Хотя стимуляция не повлияла на объем стула, она вызвала другую реакцию: мыши замерли и напрягли кожу вокруг глаз. Такое поведение может указывать на боль или дискомфорт у мышей.

Полученные результаты позволяют предположить, что эти нейроны могут быть задействованы не только в перистальтике кишечника, но и в восприятии происходящего внутри него. Однако исследователи пока точно не знают, что именно испытывали мыши и вызывают ли эти нейроны непосредственно боль.

«Мы еще не проанализировали, как связаны между собой эти функции», — сказал Вербаро.

Исследователи также обнаружили, что нейроны обладают свойствами, которые могут позволить им обнаруживать сигналы, связанные с воспалением.

Поэтому они предполагают, что клетки могут реагировать на воспаление, хотя это еще не было экспериментально доказано.

«Эти нейроны экспрессируют субъединицы рецепторов цитокинов у здоровых мышей, и это позволяет нам предположить, что эти нейроны могут напрямую реагировать на воспаление», — пояснил Вербаро.

Аналогичные энтеральные нейроны были обнаружены и в кишечнике человека, но остается неизвестным, влияют ли эти клетки на перистальтику кишечника и болевые ощущения у людей.

«Я считаю, что эта работа в конечном итоге поможет нам понять симптомы заболеваний желудочно-кишечного тракта у человека», — сказал Вербаро. «Я думаю, что крайне важно выяснить, играют ли человеческие энтеральные нейроны также роль в возникновении кишечной боли. Это позволит нам лучше разрабатывать стратегии, направленные на коррекцию моторики и/или уменьшение боли».

Полученные результаты в конечном итоге могут способствовать лучшему пониманию таких состояний, как хронический запор и синдром раздраженного кишечника. Однако ни одно из этих состояний не исследовалось непосредственно в данном исследовании.

Поскольку исследование еще не прошло экспертную оценку, его результаты необходимо подтвердить дальнейшими исследованиями.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний