Enkeltcellet sekventering giver ny grundlæggende indsigt i mavehjernen

Det er lykkedes forskere ved Karolinska Institutet at kortlægge neurontyperne, der omfatter det enteriske nervesystem i musens tarm. Studiet, som offentliggøres i dag i det videnskabelige tidsskrift Natur Neurovidenskab , beskriver også, hvordan de forskellige neuroner dannes under fosterudvikling, en proces, der følger forskellige principper for hjernens neuroner.

Vores cirka syv meter lange mave-tarmkanal (GI) har sine egne funktionelt adskilte neuroner. Da dette enteriske nervesystem (ENS) fungerer autonomt, det omtales undertiden som den "anden" eller "abdominale" hjerne.

Mens ENS styrer muskelbevægelse (peristaltik) i tarmen og dens væskebalance og blodgennemstrømning, det kommunikerer også med immunsystemet og mikrobiomet. Det har derfor en systemisk indvirkning på kroppen og menes at være involveret i en lang række sygdomme. Omkring 30 procent af befolkningen skønnes at leve med permanente gastrointestinale komplikationer.

Ved hjælp af enkeltcellet sekventering, en metode, der gør det muligt for forskere funktionelt at kategorisere og klassificere individuelle celler ved at bestemme, hvilke gener der er aktive i dem, forskere fra Karolinska Institutet har nu kortlagt de neuroner, der udgør musen ENS. Groft sagt, neuronfunktion kan opdeles i sensorisk, motorisk eller internuronal; nu, det er lykkedes forskerne at beskrive undergrupper af sådanne nerveceller - i alt de har identificeret og klassificeret tolv forskellige slags ENS neuron, herunder undergrupper af sensoriske neuroner, hvoraf nogle aktiveres af stoffer i tarmene og påvirker immunsystemet, mens andre stimuleres mere mekanisk.

Forskerne undersøgte også, hvordan mave -tarm -neuroner dannes under drægtigheden, og fandt ud af, at modningsprocessen følger andre principper end centralnervesystemet (CNS). I CNS, neuronerne modnes fra stamceller, der er "forprogrammerede" til at danne en bestemt type neuron afhængigt af deres placering, da forskellige typer neuron er nødvendige på forskellige steder i CNS. I ENS, på den anden side, den samme sammensætning af neuroner er nødvendig i hele tarmens længde.

Det er derfor uklart, hvordan cellerne i ENS "ved", hvad de skal modnes til. I dette studie, forskerne viser, at forskellige neuronale typer i ENS dannes, efter at cellerne er modnet til neuroner og identificerer en transkriptionsfaktor, PBX3, der spiller en vigtig rolle i denne transformationsproces.

Det, vi skal gøre næste gang, er systematisk at aktivere de forskellige neuroner i ENS i mus for at studere, hvordan gastrointestinale funktioner påvirkes. Dette vil gøre det muligt for os at producere detaljeret funktionel viden om de forskellige neuroner. Så, i fremtiden, vi vil kunne finde ud af, hvilken rolle neuroner spiller i forskellige tarmsygdomme og identificere mål for nye lægemidler. "

Ulrika Marklund, undersøgelsens sidste forfatter, forsker, Institut for Medicinsk Biokemi og Biofysik, Karolinska Institutet

Hun fortsætter:"Vores nye fund om dannelsen af ​​ENS vil også bane vejen for bedre metoder til at 'producere' specifikke enteriske neuroner. Det kan tænkes, at vi i sidste ende kan få stamcelleterapier til helbredelse eller lindring af forskellige tarmsygdomme, der involverer genskabelse af ENS-neuroner. Men vi er der ikke endnu. "

• Ny artikel fremhæver sundhedsforskelle,
• BGU -forskere afdækker potentielle bittersøde effekter af naturligt sødestof stevia