به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اتصال روده و مغز یک آبشار سیگنالینگ دو طرفه پیچیده است که وظیفه حفظ عملکرد صحیح سیستم گوارشی را بر عهده دارد و در صورت بروز اختلال، می‌تواند مشکلاتی را ایجاد کند. بخش کلیدی این محور، روده بزرگ است که آب و مواد مغذی را از غذا استخراج کرده و مواد زائد را به خارج از بدن منتقل می‌کند. این اندام حیاتی در طیف وسیعی از شرایط گوارشی، از جمله یبوست، اسهال، درد و التهاب نقش دارد.

اکنون، برای اولین بار، محققان دانشکده پزشکی هاروارد، پنج زیرگروه متمایز از نورون‌های حسی را در روده بزرگ تعریف کرده‌اند که سیگنال‌ها را به مغز می‌رسانند. .در مطالعه جدیدی که روی موش‌ها انجام شد و در مجله Cell منتشر شد، محققان دریافتند که برخی از نورون‌ها به حس کردن نیروهای ملایم، مانند موادی که در روده بزرگ حرکت می‌کنند اختصاص داده شده‌اند، در حالی که برخی دیگر نیروهای شدیدتر مانند درد را حس می‌کنند. محققان ذکر کردند که اگر یافته‌های آنها در انسان تایید شود، می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درمان‌های مؤثرتری را برای درمان بیماری‌هایی که در هنگام اختلال در سیستم حس‌کننده روده-مغز ایجاد می‌شوند، توسعه دهند. همچنین محققان افزودند بیماران اغلب از احساس درد در دستگاه گوارش شکایت می‌کنند، با این‌حال، اطلاعات زیادی درباره نورون‌های حسی که در روده وجود دارند و این امکان را فراهم می‌کنند که به محرک‌های مختلف پاسخ داده شود، در دسترس نیست.

از پوست تا روده بزرگ

محققان این تیم تحقیقاتی سال‌های زیادی را صرف مطالعه چگونگی ارتباط نورون‌های حسی در پوست با مغز کرده‌اند تا اطلاعاتی درباره حس لامسه، به‌دست آورند. آنها ابزارهای ژنتیکی دقیقی را توسعه داده‌اند که زیرشاخه‌های نورون‌های حسی را برچسب‌گذاری می‌کنند و از این ابزارها برای کشف اطلاعات اولیه در مورد ساختار، سازمان و عملکرد نورون‌های حسگر پوست استفاده کردند. با این حال، حتی با افزایش دانش علمی در مورد نورون‌های لمسی، تحقیقات بسیار کمی بر درک نورون‌ها در سایر قسمت‌‌های بدن، از جمله سیستم گوارشی متمرکز شده است. محققان مدل‌های موش‌های دارای برچسب ژنتیکی را که در آزمایشگاه توسعه داده شده بودند را برای مطالعه نورون‌های روده بزرگ تغییر دادند. آنها کشف کردند که پنج زیرگروه از نورون‌های حسی در پوست نیز، در روده بزرگ یافت می‌شود. با این حال، نورون‌های کولون و لمسی شکل‌های مشخصی داشتند و زیرگروه‌های نورون‌های کولون نیز از نظر شکل از یکدیگر متفاوت بودند. محققان خاطر نشان کردند که فرم سلول زیربنای عملکرد آن است، بنابراین با توجه به اینکه که نورون‌های روده بزرگ با یکدیگر متفاوت هستند، به نظر می‌رسد که آنها عملکردهای متفاوتی داشته باشند. برای بررسی عملکرد، محققان روده بزرگ را با یک بالون کش دادند - تقلید از اتساع طبیعی - و فعالیت را در انواع متمایز نورون‌ها ثبت کردند. دو نوع از نورون‌ها، به نیروهای ملایم پاسخ دادند، شبیه به کشش خفیفی که ممکن است هنگام حرکت غذای هضم شده یا مدفوع در روده بزرگ اتفاق بیفتد. دو نوع دیگر به نیروهای شدید، مانند کشش شدیدتر پاسخ دادند. هنگامی که محققان به طور مصنوعی این نورون‌های پرقدرت را فعال کردند، موش‌ها طوری رفتار کردند که انگار درد دارند. هنگامی که آنها نورون را با بالاترین آستانه نیرو خارج کردند، پاسخ درد کاهش یافت. تحریک التهاب در موش باعث شد یکی از زیرگروه‌های عصبی حس‌کننده درد حتی واکنش‌پذیرتر شود. جالب توجه است که این نقش‌ها بر روی نقش نورون‌ها در پوست ترسیم شده‌اند، که نشان می‌دهد ممکن است عملکرد در سراسر سیستم‌های اندام حفظ شود. این مطالعه بینش انتقادی را در مورد مکانیسم‌های عصبی زیستی اساسی احساس کولون ارائه ‌کند. برای اولین بار، محققان  توانستند آناتومی، فیزیولوژی و عملکرد نورون‌هایی را که کولون را عصب‌دهی می‌کنند را کشف کنند.

مطالعات انجام شده بر روی حرکات دستگاه گوارش و نورون‌های مربوطه

حرکات مکانیکی کولون برای جذب آب حیاتی است. این تحرک از طریق دستگاه گوارش (GI) در پاسخ به حرکات مدفوع؛ و تحت اتساع پاتولوژیک است که باعث درک درد می‌شود . نورون‌های حسی بیرونی روده که کولون دیستال را عصب دهی می‌کنند و این پاسخ‌ها را واسطه‌گری می‌کنند، آنهایی هستند که بدنه سلولی در گانگلیون‌های ریشه پشتی (DRG)، آوران‌های DRG دارند. آوران‌های DRG علاوه بر عصب‌دهی اندام‌های داخلی، عصب‌دهی حسی را به پوست ارائه می‌دهند. درحالی‌که گیرنده‌های مکانیکی آستانه بالا (HTMRs) شروع به پاسخ دادن در نیروهای مکانیکی بالاتر می‌کنند و گاهی ، نیرو را در محدوده مضر کدگذاری می‌کنند. میزان سازگاری با فرورفتگی مداوم پوست؛ مرفولوژی؛ و تنوع ژنتیکی که برای ایجاد ابزارهای ژنتیکی موش برای برچسب‌زدن و دستکاری زیرگروه‌ها استفاده شده است. آوران‌های DRG عصب‌دهنده کولون بر اساس نمونه‌های فیزیولوژیک ex vivo یا تجزیه و تحلیل آناتومیک یا ژنتیکی طبقه‌بندی شده‌اند. علاوه‌بر‌این، طیفی از انواع نورون DRG عصب‌دهنده کولون از نظر مورفولوژی متمایز از طریق ردیابی داخلی شناسایی شده‌اند. عصب انتهایی که به لایه‌های عضلانی دایره‌ای یا طولی منشعب می‌شوند (داخل عضلانی [IMAs]). و انتهایی که در زیر مخاط ختم می‌شوند، از طریق مخاط گسترش می‌یابند یا با عروق خونی مرتبط می‌شوند. بخش بزرگی از نورون‌های DRG عصب‌دهنده کولون، پپتید مرتبط با ژن کلسی‌تونین (CGRP) آلفا را بیان می‌کنند که توسط Calca، کدگذاری شده است. بنابراین به عنوان پپتیدرژیک طبقه بندی شد. آوران‌های پپتیدرژیک DRG که پوست را عصب‌‌دهی می‌کنند دارای الیاف Aδ یا C هستندو می‌توانند به کپسایسین، روغن خردل، خارش‌زاها و سایر مواد شیمیایی و یا محرک‌های مکانیکی با نیروی بالا پاسخ دهند. اتساع و التهاب، نقش مهم و مرتبط بالینی آوران های DRG کولون است. التهاب داخل کولون منجر به حساسیت‌های رفتاری و فیزیولوژیک به اتساع کولون می‌شود، اما هویت زیرگروه‌های آوران DRG که واسطه این پاسخ هستند ناشناخته است. توالی‌یابی تک‌سلولی ناهمگونی رونویسی بزرگی را در DRG نشان داده است، با حداقل پانزده زیرگروه نورون حسی از نظر رونویسی متمایز هستند. با این حال، هویت و عملکرد زیرگروه‌های عصبی DRG که کولون را عصب می‌کنند نامشخص است. در اینجا، محققان از روش‌های ژنتیکی مولکولی موش، آنالیزهای مورفولوژیکی، تصویربرداری عملکردی، الکتروفیزیولوژی و رفتار برای تعیین خواص و تنوع عملکردی آوران‌های DRG عصب‌دهنده کولون و نقش آن‌ها در حس مکانیکی فیزیولوژیک و پاتوفیزیولوژیک استفاده کردند.

به سوی درمان برای مشکلات گوارشی

در کوتاه مدت، محققان به دنبال یافتن این مسئله هستند که چرا نورون‌های روده بزرگ با همتایان پوستی خود متفاوت به نظر می‌رسند و چگونه این تفاوت‌ها در شکل به تفاوت‌هایی در رفتار آنها تبدیل می‌شود. این یافته واقعاً تحریک‌کننده است و مسیر دیگری را برای کار پیرامون درک اینکه نورون‌ها چگونه نیروهای مکانیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند، که واحد  سیستم عصبی است، ارائه می‌کند. در بلندمدت، محققان قصد داردند نورون‌های دیگر بخش‌های دستگاه گوارش را مطالعه کنند. آنها همچنین می‌خواهند چگونگی واکنش نورون‌های روده بزرگ به محرک‌های دیگر مانند سموم یا کمبود جریان خون را که می‌تواند باعث درد شکم شود، بررسی کنند. در حالی که نتایج باید ابتدا در انسان تایید شود، محققان اظهار داشتند کار آنها روزی می‌تواند از توسعه درمان‌های بهتر برای بیماری‌های مختلف گوارشی خبر دهد. هدف قرار دادن نورون‌های با قدرت کم، می‌تواند برای درمان بیماری‌های مرتبط با حرکت مانند یبوست و اسهال مفید باشد، در حالی که هدف قرار دادن نورون‌های با نیروی بالا می‌تواند برای درمان دردی که منشا آن روده بزرگ است مفید باشد. مورد توجه خاص زیرگروه نورونی است که به التهاب حساس است، که منبع درد برای بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده است. محققان ذکر کردند، یافتن راهی برای هدف قرار دادن این نورون‌ها برای درمان درد بیمار در حالی که التهاب را با داروهای ضد التهابی تحت کنترل قرار داده‌اند، یک نیاز درمانی بزرگ است.

پایان مطلب./