Mokslininkai nustato neuroninius kelius, kurie sukelia vėmimą suvalgius užteršto maisto

Mokslininkai nustato neuroninius kelius, kurie sukelia vėmimą suvalgius užteršto maisto

Daugeliu atvejų toksinų buvimas maiste gali sukelti pykinimą ir vėmimą. Tai yra fizinės apsaugos priemonės, kuriomis siekiama sumažinti toksino poveikio trukmę. Būdai, kuriais smegenys aptinka tokių toksinų buvimą ir sinchronizuoja įvairius gynybos mechanizmus, tebėra menkai suprantami.

Sužinokite: Žarnyno ir smegenų ašis toksinų sukeltoms gynybinėms reakcijoms.Nuotraukų kreditas: Drawlab19 / Shutterstuck.com

Naujas ląstelė Žurnalo straipsnyje aprašoma sistema, pagal kurią žarnyno ir smegenų keliai koordinuojasi su smegenų grandinėmis, kad suaktyvintų šias gynybines reakcijas. Tai apima neuronų, vadinamų Htr3a+, rinkinį, kuris veikia nugarinį vagalinį kompleksą (DVC), kad sukeltų dusulys ir tam tikrų skonių refleksinis išvengimas.

Tyrimo rezultatai rodo, kad šias reakcijas sukelia ir chemoterapija, ir apsinuodijimas maistu, o šie toksinai veikia per bendrą grandinių rinkinį.

įžanga

Dusulys ir vėmimas apima motorines reakcijas, kurios suveikia refleksiškai, nors jas inicijuoja smegenys. Juos lydi pykinimo jausmas, padedantis žmogui atpažinti nuodingą medžiagą, kad jos išvengtų ateityje. Šis reiškinys žinomas kaip sąlyginio skonio vengimas (CFA).

Pykinimas ir vėmimas yra dažniausias chemoterapijos šalutinis poveikis. Tai paskatino intensyvius šių reakcijų atsiradimo mechanizmo tyrimus. Kai kurie tyrimai rodo, kad žarnyno ir smegenų ašis yra pagrindinė abiejų reakcijų priežastis, kai organizmas yra veikiamas enterotoksino arba chemoterapijos vaisto.

Vagotomija, taip pat 5-hidroksitriptamino 3 receptorių (5-HT3R) ir neurokinino 1 receptorių (NK1R) blokatorių naudojimas sėkmingai apsaugo nuo vėmimo ir pykinimo. Tačiau tai palieka neatsakytus klausimus, įskaitant susijusias ląsteles, jų projekcijas ir molekulinius signalus, kurie tarpininkauja šiam atsakui.

Apie studijas

Šiame tyrime į tokius klausimus atsakinėjamos laboratorinės pelės. Nors pelės nerodo vėmimo reakcijos į vėmimą, jos gali vengti sąlyginio skonio ir atrodo, kad jos užkimba, todėl jos yra tinkamas gyvūnų modelis.

Pelės buvo veikiamos stafilokokinio enterotoksino A (SEA), kuris sukelia apsinuodijimą maistu ir vėmimą. Nustatyta, kad tai sukelia savotišką burnos atvėrimo reakciją, kuri trunka maždaug penkis kartus ilgiau, taip pat platesnį žandikaulio išsiplėtimą nei spontaniški atsakai. Tai buvo panašu į užspringimą ir lydėjo sinchroniniai diafragmos ir pilvo raumenų elektromiografiniai radiniai.

Nors tai yra atitinkamai įkvėpimo ir iškvėpimo atsakai, jie parodė vienu metu aktyvumo pliūpsnius, priešingai nei kintamasis aktyvumas, būdingas normaliam pelių kvėpavimui. Be to, atliekant šį raumenų veiksmą, diafragma buvo tvirtesnė ir greitesnė atidarymo fazėje nei burnos uždarymo fazėje, o tai patvirtina hipotezę, kad tai yra užspringimo elgesys.

SEA taip pat sukėlė CFA pelėms, tiek CFA, tiek atsikosėjimą sumažino granisetronas, 5HT3R antagonistas, ir CP-99994, NK1R blokatorius. Tai rodo, kad SEA veikia per grandines, kuriose dalyvauja šie receptoriai.

Studijų rezultatai

Kaip parodė ankstesni tyrimai, mokslininkai nustatė, kad klajoklis nervas tarpininkauja vėmimui, reaguodamas į toksinus. Be to, pjaunant diafragmines klajoklio nervo šakas abiejose pusėse, pelėms žymiai sumažėjo ir dusulys, ir CFA.

Elektroninių knygų antikūnai

Populiariausių praėjusių metų interviu, straipsnių ir naujienų rinkinys. Atsisiųsti nemokamą kopiją

Naudojant genetinio ženklinimo metodus, buvo nustatyta Hrt3a+ neuronų populiacija. Šie vagaliniai jutimo neuronai neša signalus, kuriuos sukelia toksinai, kai jie susiduria su enterochromafininėmis ląstelėmis. Šie signalai galiausiai pasiekia Tac1+ neuronus DVC.

Chemogeninė DVC neuronų inaktyvacija sumažino užspringimą reaguojant į SEA. Šie radiniai rodo, kad yra žarnyno ir smegenų ašis, kuri tarpininkauja SEA sukeltam atsitraukimui ir CFA.

Daugiau nei trečdalis DVC Tac1+ neuronų buvo suaktyvinti SEA. Yra žinoma, kad šie neuronai gamina neurotransmiterius, tokius kaip glutamatas ir specifiniai Tac1+ koduojami neuropeptidai.

Specifiniai Tac1+ koduojami neuropeptidai jungiasi prie NK1R – svarbaus vėmimo signalo, patvirtinančio teoriją, kad šie baltymai, kaip ir glutamatas, sukelia pykinimą ir pykinimą, kai gyvūnas yra veikiamas SEA. Tai nebuvo nustatyta naudojant kitus DVC neuronus ar kitus vėmimą skatinančius agentus, tokius kaip ličio chloridas.

Nustatyta, kad ilgas kelias su viena sinapse tiesiogiai sujungia Tac1+ neuronus su specifiniais Hrt3a+ vagaliniais sensoriniais neuronais toje pačioje pusėje ir keliomis smegenų sritimis. Atrodo, kad šie vagaliniai neuronai reaguoja į 5-HT iš enterochromafininių ląstelių, o 5-HT nervų galūnės yra arti enterochromafininių ląstelių. Be to, enterochromafino ląstelės greičiausiai tarpininkauja selektyviam atsakui į SEA.

Ši Tac1+-Hrt3a+-enterochromafino grandinė sudaro žarnyno ir smegenų kelią, kuris, reaguodamas į SEA, sukelia gynybinį pykinimą, vėmimą ir pykinimą. Tac1+ neuronai nustato, kiek ilgai ir intensyviai yra kiekvienas užspringimo judesys, reaguojant į signalus, perduodamus Hrt3a+ makšties jutimo neuronų žarnyne.

Šių neuronų stimuliavimas optogenetiniais signalais lėmė į užspringimą panašų elgesį priklausomai nuo dozės. Tai patvirtino chemogenetinis aktyvinimas, dėl kurio susidaro CFA.

"Šie duomenys rodo, kad Tac1 + DVC neuronų aktyvavimas yra pakankamas, kad suaktyvintų pelių gynybines reakcijas."

DVC neuronai projektuojasi į skirtingas smegenų sritis, priklausomai nuo jų vietos DVC. Dėl to skirtingi pogrupiai, reaguodami į SEA, sukėlė selektyvų atsitraukimą arba CFA.

Iš tiesų, chemogenetinis aktyvinimas patvirtino, kad kiekvienas iš šių atsakymų buvo selektyvus tam tikram pogrupiui. Juos vaizduoja atitinkamai Tac1+ DVC-rVRG ir DVC-LPB signalizacijos keliai.

Pirmasis iš jų gali būti dėl kvėpavimo neuronų įdarbinimo, kuris vėliau sukelia į gagą panašias reakcijas. Antrasis gali būti susijęs su CGRP+ neuronais, kurie tarpininkauja sąlyginio skonio aversijos (CTA) mokymuisi ir taip sukelia CFA.

Atrodo, kad Tac1+ neuronai taip pat prisideda prie chemoterapijos sukeltų užspringimą primenančių ir CFA atsakų, o skirtingų neuronų pogrupių atsako selektyvumas stebimas po intraperitoninės chemoterapinio vaisto doksorubicino injekcijos.

Įdomu tai, kad in vitro eksperimentai parodė, kad SEA ir doksorubicinas netiesiogiai suaktyvina žarnyno ir smegenų kraujotaką, nes tiesioginis šių toksinų poveikis nesuaktyvino nazogastrinių (NG) ar enterochromafininių ląstelių. Atrodo, kad toksinai sukelia uždegimą, dėl kurio išsiskiria interleukinas 33 (IL-33). Ši signalino molekulė jungiasi prie savo receptorių enterochromafino ląstelėse, taip sukeldama 5HT išsiskyrimą, kuris stimuliuoja makšties jutimo ląsteles.

Kokie yra padariniai?

Dabartinis tyrimas praneša apie žarnyno ir smegenų signalizacijos kelią, kuris tarpininkauja toksinų sukeltam vėmimui ir pykinimui per dvi skirtingas pelių smegenų grandinių sistemas. Išvarydamos maistą iš skrandžio, šios reakcijos apsaugo šeimininką nuo maiste esančių toksinų.

Buvo atskleista, kad egzistuoja Tac1+ ląstelės, kurios yra DVC ląstelių pogrupis, kurie yra pagrindiniai šios toksinų sukeltos gynybos mechanizmai. Šiose reakcijose taip pat gali dalyvauti kitas ląstelių pogrupis, žinomas kaip AP neuronai.

Tolimesniuose tyrimuose turėtų būti ištirta liekamojo užspringimo panašaus elgesio priežastis po diafragminės makšties inervacijos abliacijos, kuri gali būti dėl eferentinių stuburo nervų vaidmens. Taip pat dar reikia ištirti kelių genų abliacijos Tac1 + neuronų populiacijoje poveikį toksinų sukeltai gynybai.

Nuoroda:

• 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.

.