A tudósok feltérképezik azokat az idegpályákat, amelyek szennyezett étel elfogyasztása után hányáshoz vezetnek

A tudósok feltérképezik azokat az idegpályákat, amelyek szennyezett étel elfogyasztása után hányáshoz vezetnek

A legtöbb esetben a méreganyagok jelenléte az élelmiszerben hányingert és hányást okozhat. Ezek olyan fizikai védekezések, amelyek célja a toxinnak való kitettség időtartamának minimalizálása. Azok az útvonalak, amelyeken keresztül az agy észleli az ilyen toxinok jelenlétét és szinkronizálja a különböző védekezési mechanizmusokat, továbbra is kevéssé ismert.

Tanul: A bél-agy tengely a toxinok által kiváltott védekezési reakciókhoz.Fotó forrása: Drawlab19 / Shutterstuck.com

Egy újat sejt Egy folyóiratcikk egy olyan rendszert ír le, amellyel a bél-agy útvonalak koordinálják az agyi áramköröket, hogy kiváltsák ezeket a védekezési válaszokat. Ez magában foglalja a Htr3a+ nevű neuroncsoportot, amelyek a dorsalis vagus komplexre (DVC) hatnak, hogy öklendezést és bizonyos ízek reflexszerű elkerülését okozzák.

A tanulmány eredményei azt sugallják, hogy ezeket a reakciókat mind a kemoterápia, mind az ételmérgezés váltja ki, és ezek a toxinok egy közös áramkörön keresztül hatnak.

bevezetés

Az öklendezés és a hányás olyan motoros reakciókat foglal magában, amelyek reflexszerűen váltanak ki, bár ezeket az agy kezdeményezi. Ezeket hányinger kíséri, így segít a személynek azonosítani a mérgező anyagot, hogy a jövőben elkerülje azt. Ezt a jelenséget kondicionált íz elkerülésnek (CFA) nevezik.

A hányinger és a hányás a kemoterápia leggyakoribb mellékhatásai. Ez a reakciók kialakulásának mechanizmusának intenzív kutatásához vezetett. Egyes tanulmányok a bél-agy tengelyt javasolták mindkét reakció kiváltó okának, amikor a szervezet enterotoxinnak vagy kemoterápiás gyógyszernek van kitéve.

A vagotómia, valamint az 5-hidroxi-triptamin 3 receptor (5-HT3R) és a neurokinin 1 receptor (NK1R) blokkolók alkalmazása sikeresen megelőzi mind a hányást, mind a hányingert. Ez azonban számos kérdést megválaszolatlanul hagy, beleértve az érintett sejteket, azok vetületeit és a választ közvetítő molekuláris jeleket.

A tanulásról

A jelenlegi tanulmány laboratóriumi egereket használ az ilyen kérdések megválaszolására. Bár az egerek nem mutatnak hánytató választ a hánytatókra, előfordulhat, hogy feltételes ízkerülést mutatnak, és úgy tűnik, hogy öklendeznek, így megfelelő állatmodellnek tekinthetők.

Az egereket staphylococcus enterotoxin A-nak (SEA) tették ki, amely ételmérgezést és hányást okoz. Úgy találták, hogy ez egy sajátos szájnyitási reakciót vált ki, amely körülbelül ötször hosszabb ideig tart, valamint az állkapocs szélesebb megnyúlását, mint a spontán reakciókat. Ez fulladásszerű viselkedésre emlékeztetett, és a rekeszizom és a hasizmok szinkron elektromiográfiás leleteivel járt.

Bár ezek belégzési és kilégzési válaszok, egyidejű aktivitáskitöréseket mutattak, ellentétben az egerek normál légzésére jellemző váltakozó aktivitással. Ezen túlmenően ezen izomműködés során a rekeszizom erőteljesebb és gyorsabb aktivitást mutatott a nyitási fázisban, mint a szájzárás fázisában, alátámasztva azt a hipotézist, hogy ez egyfajta fulladásos viselkedés.

A SEA CFA-t is indukált egerekben, a CFA-t és a viszketést egyaránt csökkentette a graniszetron, egy 5HT3R antagonista és a CP-99994, egy NK1R-blokkoló. Ez arra utal, hogy a SEA ezen receptorokat érintő áramkörökön keresztül hat.

Tanulmányi eredmények

A korábbi kutatások szerint a tudósok azt találták, hogy a vagus ideg közvetíti a hányást a méreganyagok hatására. Ezenkívül a vagus ideg rekeszizom ágainak mindkét oldali levágása szignifikánsan csökkentette az öklendezést és a CFA-t is egerekben.

E-könyv antitestek

Összeállítás az elmúlt év legjobb interjúiból, cikkeiről és híreiről. Tölts le egy ingyenes példányt

Genetikai jelölési módszerekkel azonosították a Hrt3a+ neuronok populációját. Ezek a vagus szenzoros neuronok toxinok által kiváltott jeleket hordoznak, amikor enterokromaffin sejtekkel találkoznak. Ezek a jelek végül elérik a Tac1+ neuronokat a DVC-ben.

A DVC neuronok kemogenetikai inaktiválása csökkent fulladást okozott a SEA hatására. Ezek az eredmények egy olyan bél-agy tengely jelenlétére utalnak, amely közvetíti a SEA által kiváltott viszketést és a CFA-t.

A DVC Tac1+ neuronok több mint egyharmadát SEA aktiválta. Ezekről a neuronokról ismert, hogy neurotranszmittereket, például glutamátot és specifikus Tac1+ által kódolt neuropeptideket termelnek.

Specifikus Tac1+ által kódolt neuropeptidek kötődnek az NK1R-hez, amely egy fontos hányásjel, alátámasztva azt az elméletet, hogy ezek a fehérjék, mint a glutamát, kulcsfontosságúak az émelygéshez és a viszketéshez, amikor az állat SEA-nak van kitéve. Ezt nem találták más DVC neuronoknál vagy más hánytató anyagoknál, például a lítium-kloridnál.

Egy hosszú, egyetlen szinapszissal rendelkező útvonalról azt találták, hogy közvetlenül összekapcsolja a Tac1+ neuronokat az ugyanazon az oldalon lévő specifikus Hrt3a+ vagus szenzoros neuronokkal és több agyterülettel. Úgy tűnik, hogy ezek a vagus neuronok reagálnak az enterokromaffin sejtekből származó 5-HT-re, és az 5-HT idegvégződései az enterokromaffin sejtekhez közel helyezkednek el. Ezenkívül az enterokromaffin sejtek valószínűleg szelektív választ közvetítenek a SEA-ra.

Ez a Tac1+-Hrt3a+-enterokromaffin kör képezi a bél-agy útvonalat, amely védekező hányingert, hányást és viszketést közvetít a SEA hatására. A Tac1+ neuronok határozzák meg, hogy az egyes fulladásos mozgások milyen hosszúak és intenzívek a bélben lévő Hrt3a+ vagus szenzoros neuronok által továbbított jelekre reagálva.

Ezen neuronok optogenetikai jelekkel történő stimulálása dózisfüggő módon fulladásszerű viselkedést eredményezett. Ezt megerősítette a CFA-hoz vezető kemogenetikus aktiválás.

"Ezek az adatok arra utalnak, hogy a Tac1+ DVC neuronok aktiválása elegendő ahhoz, hogy védekező válaszokat váltsanak ki egerekben."

A DVC neuronok az agy különböző területeire vetülnek, attól függően, hogy hol helyezkednek el a DVC-ben. Ennek eredményeként a különböző alcsoportok szelektív visszahúzódást vagy CFA-t okoztak a SEA hatására.

Valójában a kemogén aktiválás megerősítette, hogy ezek a válaszok mindegyike szelektív volt egy adott részhalmazra. Ezeket a Tac1+ DVC-rVRG és DVC-LPB jelátviteli útvonalak képviselik.

Ezek közül az első a légúti neuronok toborzása miatt következhet be, ami ezt követően gag-szerű válaszokhoz vezet. A második olyan CGRP+ neuronokat foglalhat magában, amelyek közvetítik a kondicionált ízelkerülési (CTA) tanulást, és ezáltal CFA-t okoznak.

Úgy tűnik, hogy a Tac1+ neuronok is hozzájárulnak a kemoterápia által kiváltott fulladásszerű és CFA válaszokhoz, a válasz ugyanazzal a szelektivitásával, amelyet a doxorubicin kemoterápiás gyógyszer intraperitoneális injekciója után figyeltek meg a különböző neuron-alcsoportoknál.

Érdekes módon az in vitro kísérletek a bél-agy keringés SEA és doxorubicin általi indirekt aktiválására utaltak, mivel ezeknek a toxinoknak való közvetlen expozíció nem aktiválta a nasogasztrikus (NG) vagy enterokromaffin sejteket. Úgy tűnik, hogy a toxinok gyulladást váltanak ki, ami az interleukin 33 (IL-33) felszabadulását okozza. Ez az alarmin molekula az enterokromaffin sejtek receptorához kötődik, ezáltal 5HT felszabadulását idézi elő, ami stimulálja a vagus szenzoros sejteket.

Mik a hatások?

A jelenlegi tanulmány egy olyan bél-agy jelátviteli útvonal létezéséről számol be, amely toxinok által kiváltott hányást és hányingert közvetít két különböző agyi rendszeren keresztül egerekben. Az élelmiszer gyomorból való kilökésével ezek a reakciók megvédik a gazdát az élelmiszerben lévő méreganyagoktól.

Felfedezték a Tac1+ sejtek létezését, amelyek a DVC sejtek egy részhalmaza, amelyek kulcsfontosságúak ezekben a toxinok által kiváltott védekezésben. Az AP neuronok néven ismert sejtek egy másik alcsoportja szintén részt vehet ezekben a válaszokban.

A további vizsgálatok során fel kell hívni a figyelmet a residualis fulladásszerű viselkedés okára a rekeszizom vagus beidegzésének ablációja után, ami az efferens gerincvelői idegek szerepére vezethető vissza. A Tac1+ neuronpopulációban található több gén ablációjának a toxin által kiváltott védekezésre gyakorolt ​​hatásait is vizsgálni kell.

Referencia:

• Xie, Z., Zhang, X., Zhao, M., et al. (2022). Die Darm-Hirn-Achse für Toxin-induzierte Abwehrreaktionen. Zelle. doi:10.1016/j.cell.2022.10.001.

.