Studija baca svjetlo na to kako neuroni boli štite crijeva od oštećenja

Studija baca svjetlo na to kako neuroni boli štite crijeva od oštećenja

Bol je odavno prepoznat kao jedan od najpouzdanijih alata evolucije za otkrivanje prisutnosti oštećenja i signaliziranje da nešto nije u redu -; sustav upozorenja koji nam govori da stanemo i obratimo pozornost na svoje tijelo.

Ali što ako je bol više od zvona za uzbunu? Što ako je sama bol oblik zaštite?

Nova studija koju su vodili istraživači s Harvard Medical School sugerira da bi to mogao biti slučaj kod miševa.

Studija, objavljena 14. listopada u Cellu, pokazuje da neuroni boli u crijevima miševa reguliraju prisutnost zaštitne sluzi u normalnim uvjetima i stimuliraju crijevne stanice da oslobađaju više sluzi tijekom upalnih stanja.

Rad opisuje korake složene signalne kaskade, koja pokazuje da su neuroni boli u izravnoj razmjeni sa crijevnim stanicama koje sadrže sluznicu, takozvanim vrčastim stanicama.

Ispostavilo se da nas bol može zaštititi na izravniji način od svoje klasične uloge otkrivanja potencijalne štete i slanja signala mozgu. Naš rad pokazuje kako živci koji prenose bol u crijevima komuniciraju s obližnjim epitelnim stanicama koje oblažu crijeva. To znači da živčani sustav igra važnu ulogu u crijevima koja nadilazi samo izazivanje neugode, te da igra ključnu ulogu u održavanju crijevne barijere i zaštitnog mehanizma protiv upale.”

Isaac Chiu, viši istraživač, izvanredni profesor imunobiologije, Institut Blavatnik na HMS-u

Izravan razgovor

Naša crijeva i respiratorni trakt prepuni su vrčastih stanica. Vrčaste stanice, nazvane po svom izgledu poput šalice, sadrže gelastu sluz napravljenu od proteina i šećera koja djeluje kao zaštitni sloj koji štiti površinu organa od abrazije i oštećenja. Novo istraživanje pokazalo je da vrčaste stanice u crijevima oslobađaju zaštitnu sluz kada ih potakne izravna interakcija s neuronima koji osjećaju bol u crijevima.

U nizu eksperimenata, istraživači su primijetili da miševi kojima nedostaju neuroni boli proizvode manje zaštitne sluzi i imaju promjene u mikrobnom sastavu crijeva -; neravnoteža između korisnih i štetnih mikroba, poznata kao disbioza.

Kako bi razjasnili kako dolazi do ovog zaštitnog preslušavanja, istraživači su analizirali ponašanje vrčastih stanica u prisutnosti i odsutnosti neurona boli.

Otkrili su da površine vrčastih stanica sadrže vrstu receptora nazvanu RAMP1, koji osigurava da stanice mogu odgovoriti na susjedne neurone boli koji se aktiviraju prehrambenim i mikrobnim signalima, kao i mehaničkim pritiskom, kemijskom iritacijom ili drastičnim promjenama temperature.

Eksperimenti su nadalje pokazali da su ti receptori povezani s kemikalijom zvanom CGRP, koju otpuštaju obližnji neuroni boli kada su neuroni stimulirani. Istraživači su otkrili da su ti RAMP1 receptori također prisutni u ljudskim i mišjim vrčastim stanicama, zbog čega reagiraju na signale boli.

Eksperimenti su nadalje pokazali da prisutnost određenih crijevnih mikroba aktivira otpuštanje CGRP-a za održavanje homeostaze crijeva.

"Ovo otkriće nam govori da su ovi živci potaknuti ne samo akutnom upalom, već i na početku", rekao je Chiu. "Čini se da samo postojanje normalnih crijevnih mikroba golica živce i uzrokuje da vrčaste stanice oslobađaju sluz."

E-knjiga o genetici i genomici

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite kopiju danas

Ova povratna sprega, rekao je Chiu, osigurava da mikrobi šalju signale neuronima, neuroni reguliraju sluz, a sluz održava crijevne mikrobe zdravima.

Osim prisutnosti mikroba, prehrambeni čimbenici također igraju ulogu u aktivaciji receptora boli, pokazalo je istraživanje. Kad su istraživači dali miševima kapsaicin, glavni sastojak čili papričica poznat po svojoj sposobnosti da izazove intenzivnu, akutnu bol, miševi neuroni za bol brzo su se aktivirali, uzrokujući da vrčaste stanice otpuštaju obilne količine zaštitne sluzi.

Nasuprot tome, miševi kojima nedostaju neuroni za bol ili receptori vrčastih stanica za CGRP bili su osjetljiviji na kolitis, oblik upale crijeva. Ovo otkriće moglo bi objasniti zašto su ljudi s crijevnom disbiozom podložniji kolitisu.

Kada su istraživači dali CGRP koji signalizira bol životinjama bez bolnih neurona, kod miševa je došlo do brzog poboljšanja u proizvodnji sluzi. Liječenje je zaštitilo miševe od kolitisa čak i u odsutnosti neurona boli.

Nalaz pokazuje da je CGRP važan pokretač signalne kaskade koja dovodi do lučenja zaštitne sluzi.

"Bol je čest simptom kroničnih upalnih bolesti crijeva kao što je kolitis, ali naša studija pokazuje da akutna bol također ima izravnu zaštitnu ulogu", rekao je glavni autor studije Daping Yang, postdoktorski istraživač u Chiu Labu.

Mogući nedostatak suzbijanja boli

Eksperimenti tima pokazali su da su miševi bez receptora za bol također pretrpjeli veća oštećenja od kolitisa nego što su se dogodili.

S obzirom na to da se lijekovi protiv bolova obično koriste za liječenje pacijenata s kolitisom, moglo bi biti važno razmotriti moguće štetne posljedice blokiranja boli, rekli su istraživači.

"Kod ljudi s upalom crijeva, bol je jedan od glavnih simptoma, pa bi netko mogao pomisliti da želimo liječiti i blokirati bol kako bismo ublažili patnju", rekao je Chiu. "No neki od ovih signala boli mogu biti izravno zaštitni kao neuralni refleks, postavljajući važna pitanja o tome kako pažljivo upravljati boli tako da ne dovede do drugih oštećenja."

Osim toga, klasa uobičajenih lijekova protiv migrene koji suzbijaju izlučivanje CGRP-a može oštetiti tkivo crijevne barijere ometanjem ove zaštitne signalizacije boli, rekli su istraživači.

"S obzirom na to da je CGRP posrednik funkcije vrčastih stanica i proizvodnje sluzi, što se događa ako kronično blokiramo ovaj zaštitni mehanizam kod ljudi s migrenama i ako oni uzimaju te lijekove dugoročno?" rekao je Chiu. "Hoće li lijekovi utjecati na ljudske sluznice i mikrobiome?"

Vrčaste stanice imaju nekoliko drugih funkcija u crijevima. Oni osiguravaju prolaz za antigene -; Proteini pronađeni na virusima i bakterijama koji pokreću zaštitni imunološki odgovor tijela -; i proizvode antimikrobne kemikalije koje štite crijeva od patogena.

"Jedno pitanje koje proizlazi iz našeg trenutnog rada je reguliraju li vlakna za bol i ove druge funkcije vrčastih stanica", rekao je Yang.

Druga linija istraživanja, dodao je Yang, bila bi ispitivanje poremećaja u signalnom putu CGRP-a i utvrđivanje igra li disfunkcija ulogu kod pacijenata s genetskom predispozicijom za upalnu bolest crijeva.

Izvor:

Harvard Medical School

Referenca:

Yang, D. i sur. (2022.) Nociceptorski neuroni kontroliraju vrčaste stanice preko osi CGRP-RAMP1 kako bi potaknuli proizvodnju sluzi i zaštitu crijevne barijere. Ćelija. doi.org/10.1016/j.cell.2022.09.024.

.