新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)基礎(chǔ)生物學(xué)長期以來關(guān)于 "第二大腦"的觀點
2023-09-09 10:33:39 來源:cnBeta
(資料圖片僅供參考)
整個消化道由腸道神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)構(gòu)成,這是一個由數(shù)百萬個神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞組成的巨大網(wǎng)絡(luò)--中樞神經(jīng)系統(tǒng)中也有這兩種主要細胞類型。腸道神經(jīng)系統(tǒng)通常被稱為"第二大腦",它不僅產(chǎn)生相同的神經(jīng)遞質(zhì),而且實際上早于大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的進化。
腸道神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)通常被稱為 "第二大腦",在消化、免疫以及與大腦交流方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。研究人員發(fā)現(xiàn),腸神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育在出生后仍在繼續(xù),其中包括來自中胚層的神經(jīng)元,這對長期以來的科學(xué)觀點提出了挑戰(zhàn),并為衰老和胃腸道疾病的潛在新療法開辟了道路。
ENS 的功能對生命至關(guān)重要,其作用遠遠超出了消化,因為它調(diào)節(jié)免疫力、腸道分泌物,并實現(xiàn)腸道與大腦之間復(fù)雜的雙向交流。這就是為什么快樂的腸道與快樂的大腦共存,為什么消化問題會導(dǎo)致情緒和行為的變化。
自 20 世紀中期以來,科學(xué)家們一直認為,ENS 在出生前由神經(jīng)嵴衍生而來,出生后保持不變?,F(xiàn)在,貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心(BIDMC)的研究人員在《eLife》雜志上發(fā)表了一篇論文,提出了一種全新的范式,描述了在小鼠和人體組織樣本中ENS在出生后繼續(xù)發(fā)育的途徑。
這一發(fā)現(xiàn)推翻了數(shù)十年來神經(jīng)科學(xué)和 ENS 基礎(chǔ)生物學(xué)的科學(xué)教條,首次證明了大量出生后的腸道神經(jīng)元起源于非外胚層和中胚層。研究結(jié)果表明,這些神經(jīng)元與健康和疾病中的 ENS 成熟和衰老息息相關(guān)。
"這些結(jié)果首次表明,中胚層是人體第二大神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的重要來源,"BIDMC 的科學(xué)家、哈佛醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)科學(xué)部助理教授 Subhash Kulkarni 博士說。"我們是如何成熟和衰老的,這對我們了解快速老齡化人口的健康和疾病至關(guān)重要。中胚層系神經(jīng)元比例的增加是成熟和衰老的自然結(jié)果;此外,可以預(yù)期這一系神經(jīng)元對疾病具有獨特的脆弱性"。
Kulkarni 及其同事利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型、高分辨率顯微鏡和遺傳分析,分析了成年小鼠和人體組織中的 ENS 神經(jīng)元群。利用小鼠模型,研究小組發(fā)現(xiàn),雖然出生后早期的 ENS 細胞來自預(yù)期的神經(jīng)嵴系,但隨著動物的成熟,這種模式迅速發(fā)生了變化。庫爾卡尼及其同事記錄了一個新的腸神經(jīng)元群體的到來和不斷擴大,該群體源自中胚層--產(chǎn)生肌肉和心臟細胞的同一系。
這一新發(fā)現(xiàn)的中胚層衍生神經(jīng)元群體隨著年齡的增長而擴大,在青春期小鼠中占所有腸道神經(jīng)元的三分之一,在成年小鼠中占所有腸道神經(jīng)元的一半,最終在衰老小鼠中超過了原來的神經(jīng)嵴衍生腸道神經(jīng)元群體。
通過評估這些神經(jīng)元的分子特征,研究小組發(fā)現(xiàn)了新的細胞標記物,這些標記物可用于識別人類腸道組織中的中胚層衍生神經(jīng)元群體。這些標記還提供了藥理學(xué)靶點,研究人員利用這些靶點不僅操縱了青春期小鼠腸道中胚層神經(jīng)元的比例,還降低了它們在衰老小鼠腸道中的主導(dǎo)比例,從而治愈了與年齡相關(guān)的腸道運動減慢。
庫爾卡尼補充說:"我們現(xiàn)在可以努力了解如何將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化到人體系統(tǒng)中,為衰老患者提供疾病調(diào)節(jié)療法,這些患者的主訴通常包括消化道疾病。通過推翻神經(jīng)科學(xué)最大的教條之一,我們現(xiàn)在正處于未知領(lǐng)域,同時也有巨大的機會來了解神經(jīng)元這一隱藏的基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)化和臨床生物學(xué)。新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元譜系為我們提供了潛在的新藥靶點,可以幫助大量患者。"
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