چگونه روده به مغز سیگنال می‌دهد
به گزارش خبرنگار «نبض فناوری» در مطالعه‌ای روی موش‌ها، محققان پنج نوع سلول عصبی را در روده بزرگ شناسایی و مشخص کردند که سیگنال‌ها را به مغز ارسال می‌کنند. این نورون‌ها اشکال و عملکردهای متفاوتی دارند، برخی قادر به تشخیص نیروهای ظریف و برخی دیگر محرک‌های شدیدتر را حس می‌کنند. محققان می‌گویند یافته‌های آنها ممکن است به توسعه درمان‌های بهتر برای درمان مشکلات گوارشی مانند درد کمک کند. نتایج این مطالعه جدید که روی موش‌ها انجام شد ، در 3 آگوست در ژورنال Cell منتشر شد. محققان می‌گویند که اگر یافته‌های آنها در انسان تایید شود، می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درمان‌های مؤثرتری را برای درمان بیماری‌هایی که در هنگام خراب شدن سیستم حس‌کننده روده-مغز ایجاد می‌شوند، توسعه دهند.
نورون‌های حسی انتقال درد
حس مکانیکی کولون برای جذب آب حیاتی است. این حس از طریق از طریق دستگاه گوارش (GI)؛ مدفوع؛ و تحت اتساع پاتولوژیک و درد ایجاد می‌شود. نورون‌های حسی بیرونی روده که کولون دیستال را عصب دهی می‌کنند، آنهایی هستند که بدن سلولی آنها در گانگلیون‌های ریشه پشتی (DRG) است و آوران‌های DRG دارند. آوران‌های DRG علاوه بر عصب دهی اندام‌های داخلی، عصب دهی حسی را به پوست منتقل می‌کنند. گیرنده‌های مکانیکی آستانه پایین (LTMRs) به نیروهای مکانیکی ملایم و بی ضرر پاسخ می‌دهند. در حالی که گیرنده‌های مکانیکی آستانه بالا (HTMRs) به نیروهای مکانیکی بالاتر پاسخ می‌دهند و گاهی اوقات، اگرچه نه همیشه، نیرو را در محدوده مضر رمزگذاری می‌کنند. آوران‌های DRG پوستی نیز می‌توانند بر اساس سرعت هدایت تقسیم شوند. بنابراین در این مطالعه بسته به میزان سازگاری با فرورفتگی مداوم پوست؛ مرفولوژی؛ و تنوع ژنتیکی، تنوع نورون‌ها توسط ابزارهای ژنتیکی برچسپ گذاری شده است. در همین راستا آوران‌های DRG عصب‌دهنده کولون بر اساس رفتار ثبت شده فیزیولوژیک ex vivo یا آنالیز آناتومیکی یا ژنتیکی طبقه‌بندی شده‌اند. به طور خاص، رفتار آوران‌های DRG کولون در پاسخ به کاوش در نیروهای مکانیکی کم یا زیاد، نوازش مخاطی و کشش دیواره محیطی تعریف شده است.
اتصال روده-مغز
اتصال روده-مغز یک آبشار سیگنالینگ دو طرفه پیچیده است که وظیفه حفظ عملکرد صحیح سیستم گوارشی را بر عهده دارد و در صورت خراب شدن می‌تواند مشکلاتی را ایجاد کند. بخش کلیدی این محور روده بزرگ است که آب و مواد مغذی را از غذا استخراج می‌کند 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 در روده بزرگ را تعریف کرده اند که سیگنال‌ها را به مغز منتقل می‌کنند. راشل ولفسون، سرپرست تیم تحقیق و پژوهشگر عصب‌بیولوژی، می‌گوید: «بیماران اغلب از احساس و درد در دستگاه گوارش شکایت می‌کنند، با این حال ما اطلاعات زیادی در مورد نورون‌های حسی که روده را عصب دهی می‌کنند و به ما امکان می‌دهند به محرک‌های مختلف پاسخ دهیم، نمی‌دانیم.
عصب دهی از پوست تا روده بزرگ
دیوید گینتی و دانشمندان برای دانستن نحوه ایجاد حس لامسه، سال‌های زیادی را صرف مطالعه چگونگی ارتباط نورون‌های حسی در پوست با مغز کرده‌اند. در همین راستا 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 می‌کنند. 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.گینتی، پروفسور ادوارد آر و آن جی لفلر، پروفسور زیست‌شناسی اعصاب در موسسه Blavatnik در HMS و نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: «ما چیزهای زیادی در مورد نورون‌هایی که به سمت پوست می‌روند آموخته‌ایم، اما ویژگی‌های نورون‌هایی که به اندام‌های دیگر مانند کولون می‌روند، هنوز به خوبی شناخته نشده است. برای مقابله با این حوزه که مورد مطالعه قرار نگرفته بود، گینتی با ولفسون که یک نوروبیولوژیست و متخصص بالینی در سیستم گوارش است همکاری کرد.
شیوه مطالعاتی
در این مطالعه ابتدا ولفسون مدل‌های موش‌های برچسب‌گذاری‌شده ژنتیکی را که در آزمایشگاه Ginty ساخته شده بودند، گرفت و آنها را برای مطالعه نورون‌های روده بزرگ تغییر داد. او کشف کرد 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. ولفسون گفت: باتوجه به این واقعیت که نورون‌های روده بزرگ با یکدیگر متفاوت به نظر می‌رسند باعث شد فکر کنیم که آنها عملکردهای متفاوتی دارند." برای بررسی این عملکرد، ولفسون روده بزرگ را با یک بالون کشیده ( تقلید از اتساع طبیعی ) و فعالیت انواع نورون‌ها را ثبت کرد.
شواهد کسب شده از مطالعه
شواهد نشان داد که دو نوع نورون به نیروهای ملایم پاسخ دادند، شبیه به کشش خفیفی که ممکن است هنگام حرکت غذای هضم شده یا مدفوع در روده بزرگ اتفاق بیفتد. ولی دو نوع دیگر به نیروهای شدید، مانند کشش شدیدتر پاسخ دادند. هنگامی که ولفسون به طور مصنوعی این نورون‌های پرقدرت را فعال کرد، موش‌ها طوری رفتار کردند که انگار درد دارند. اما هنگامی که او نورون را با بالاترین آستانه نیرو خارج کرد، 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. گینتی گفت: «برای اولین بار، ما توانستیم آناتومی، فیزیولوژی و عملکرد نورون‌هایی را که کولون را عصب می‌کنند، کشف کنیم.
به سوی درمان مشکلات گوارشی
در کوتاه مدت، محققان می‌خواهند بفهمند 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. گینتی گفت: «این یافته واقعاً تحریک‌آمیز است و مسیر دیگری را برای کار در مورد درک اینکه نورون‌ها چگونه نیروهای مکانیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند، ارائه می‌کند. در بلندمدت، ولفسون قصد دارد نورون‌های دیگر بخش‌های دستگاه گوارش را مطالعه کند. او همچنین می‌خواهد چگونگی واکنش نورون‌های روده بزرگ به محرک‌های دیگر مانند سموم یا کمبود جریان خون را که می‌تواند باعث درد شکم شود، بررسی کند. در حالی که نتایج باید ابتدا در انسان تایید شود، محققان می‌گویند کار آنها روزی می‌تواند از توسعه درمان‌های بهتر برای بیماری‌های مختلف گوارشی خبر دهد.
اهداف برررسی عملکرد انواع نورون‌ها
گینتی گفت: "ما 100 سال است که در مورد عصب دهی روده می‌دانیم، اما ابزارهای علوم اعصاب مدرن به ما اجازه می‌دهند تا دریابیم و بفهمیم که چگونه همه هماهنگ باهم کار می‌کند، و این به عنوان بستری برای رویکردهای درمانی برای درمان مشکلات روده بزرگ عمل می‌کند." . بنابراین هدف قرار دادن نورون‌های با نیروی 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. هدف بعدی زیرگروه نورونی است که به التهاب حساس است، که منبع درد برای بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده است. ولفسون گفت: «داشتن راهی برای هدف قرار دادن این نورون‌ها برای درمان درد بیمار در حالی که التهاب را با داروهای ضد التهابی تحت کنترل قرار می‌دهیم، یک نیاز درمانی بزرگ است.»
