揭示肠脑连接：研究发现结肠神经元的多样性与功能

肠脑连接是一种复杂的双向信号级联，负责保持消化系统正常运作，一旦出现问题就可能引发麻烦。哈佛医学院的研究人员在一项针对小鼠的研究中，定义了结肠中传递信号到大脑的五种不同感觉神经元亚型。他们的研究结果表明，一些神经元专门用于感知轻微的力量，比如物质在结肠中的移动，而其他神经元则感知更强烈的力量，比如疼痛。研究团队认为，如果这些发现在人类中得到确认，可能有助于科学家开发更有效的治疗方法，以治疗这种结肠-脑感知系统失调引发的情况。

哈佛医学院的研究员Rachel Wolfson博士表示：“患者经常抱怨消化系统的感觉和疼痛，但我们对内神经支配肠道的感觉神经元了解甚少，这些神经元使我们能够对不同刺激作出反应。”她是该研究论文的第一作者，该论文发表在《细胞》杂志上。

该研究的高级作者David Ginty博士的实验室多年来一直在研究皮肤中的感觉神经元如何与大脑沟通，形成我们的触觉。科学家们开发了精确的基因工具，用于标记感觉神经元的亚型，并利用这些工具揭示了有关皮肤感觉神经元的基本信息，包括其结构、组织和功能。然而，尽管关于触觉神经元的科学知识不断增长，但很少有研究关注了解其他部位（包括胃肠系统）的神经元。

为了填补这一研究领域的空白，Ginty与Wolfson合作，后者是神经生物学家，也是胃肠系统的临床专家。他们的研究采用了小鼠的分子遗传学方法、形态学分析、功能成像、电生理学和行为学，以确定他们所称的“结肠内神经元的性质和功能多样性，以及它们在生理和病理机械感知中的作用”。

在他们的研究中，Wolfson利用Ginty实验室开发的基因标记小鼠模型，重新用于研究结肠中的神经元。她发现结肠中存在五种皮肤中的感觉神经元亚型。然而，结肠和触觉神经元具有不同的形状，而且结肠神经元的亚型在形式上也各不相同。

Wolfson为了研究功能，她用气球拉伸结肠，模仿自然发生的膨胀，并记录了不同类型神经元的活动。其中两种类型对轻微的力量作出反应，类似于消化食物或粪便在结肠中移动时可能发生的轻微拉伸。另外两种类型对强烈的力量作出反应，例如更大程度的拉伸。当她人为激活这些高力量神经元时，小鼠的行为就像在经历疼痛。当她去除力量阈值最高的神经元时，疼痛反应减弱。在小鼠体内引发炎症会导致其中一种疼痛感知神经元亚型更加敏感。

有趣的是，这些功能与皮肤中的神经元的功能相对应，这表明功能可能在不同器官系统中保持一致。这项研究为结肠感觉的基本神经生物学机制提供了关键洞察。研究人员指出：“令人惊讶的是，在神经内皮肤和结肠中神经元亚型的性质中，有三种亚型的性质是保守的。” 该研究为肠道感觉的基本神经生物学机制提供了关键洞察。Ginty补充道：“我们第一次能够弄清楚神经支配结肠的神经元的解剖、生理和功能。”短期内，研究人员希望了解为什么结肠神经元的形态与皮肤神经元不同，以及这些形态上的差异如何转化为行为上的差异。

长期来看，Wolfson计划研究胃肠道其他部位的神经元。她还希望探索结肠神经元如何对其他刺激做出反应，比如毒素或缺血，这些刺激可能导致腹痛。虽然这些结果首先需要在人体中得到证实，但研究人员表示，他们的工作可能有一天能够为治疗各种胃肠道疾病提供更好的疗法。

“我们已经了解了肠道的内神经支配100年了，但现代神经科学工具使我们能够深入了解其工作原理，这将为治疗结肠问题的治疗方法提供平台，” Ginty说道。

针对低力神经元可能有助于治疗运动相关的疾病，如便秘和腹泻，而针对高力神经元可能有助于治疗源于结肠的疼痛。尤其是对于对炎症敏感的神经元亚型，这对于患有炎症性肠病的患者来说是一种疼痛来源。

“在我们通过抗炎药物控制炎症时，有一种方法可以针对这些神经元，以治疗患者的疼痛，这是一个巨大的治疗需求，” Wolfson表示。尽管研究存在局限性，但作者们总结道：“因此，与皮肤感觉神经元类似，结肠内神经元群体的机械和生理性质是不同的，可以映射出不同的力量阈值空间，并且通过基因定义的结肠内高阈值机械感受神经元介导结肠膨胀的病理生理反应，揭示了治疗干预的一个目标人群。”

编辑：王洪

排版：李丽