痛觉神经元可通过调节肠道微生物群保护肠道?

2022-11-02 00:00:00
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核心提示:疼痛感应神经元支配着周边组织,包括皮肤、肺和胃肠道,将环境信号包括热刺激、有害刺激和机械损伤转达给中枢神经系统,是有效的病原体防御和组织平衡所不可或缺的。

  疼痛是一种进化上保守的感觉和情绪反应,可以作为早期预警信号,保护身体免受组织损伤或伤害。在美国,多发性硬化症和炎症性肠病(IBD),估计每年治疗慢性疼痛的费用超过6000亿美元。IBD是一组慢性炎症性疾病,以全部或部分胃肠道的持续炎症为特征。腹痛是IBD的一个常见症状,由不同的机制引起的,包括肠道膨胀、肠道炎症和肠道微生物失调。疼痛感应神经元支配着周边组织,包括皮肤、肺和胃肠道,将环境信号包括热刺激、有害刺激和机械损伤转达给中枢神经系统,是有效的病原体防御和组织平衡所不可或缺的。这些支配肠神经的疼痛神经元,它们的细胞体位于脊椎下部,表达一种称为TRPV1的表面蛋白,是疼痛相关信号的受体。

  该研究的作者,Jill Roberts炎症性肠病研究所所长David Artis博士说:“该发现拓展了我们对慢性炎症性疾病的思考,为治疗干预开辟了一条全新的途径。”

  该研究的第一作者,Artis实验室的博士后研究员Wen Zhang博士补充道,“这些特定神经元在影响微生物群落方面的感觉功能,增加了我们对宿主-微生物群相互作用的新认识”。

  在小鼠肠道损伤和炎症模型中,TRPV1+神经感受器的化学基因沉默导致组织保护受损,一系列的实验证明,TRPV1+痛觉感受器在这种小鼠肠道炎症模型中发挥的组织保护作用。


  作者通过对TRPV1+神经感受器的药理消融加剧了DSS诱导的结肠炎,发现在肠道损伤的情况下,肠道内的TRPV1+神经感受器对限制炎症和促进组织修复是必要的。


  作者又用石杉碱毒素(resiniferatoxin, RTX)破坏小鼠的TRPV1+神经感受器,实验结果表明,RTX介导的TRPV1+神经感受器的消融和化学基因沉默导致了可传递的菌群失调,这足以使人们对DSS诱导的肠道损伤和炎症的敏感性增强。


  作者通过用万古霉素对小鼠肠道进行处理,发现万古霉素敏感的细菌是神经感受器消融后对DSS诱发的结肠炎的敏感性增强的必要条件。万古霉素和新霉素处理有可能导致剩余的万古霉素或新霉素耐药细菌群落的相对丰度和功能的改变,这也可能是RTX介导的神经节段消融后疾病表型的原因。说明万古霉素敏感的革兰氏阳性细菌是痛觉感受器消融后肠道炎症加重的必要因素。


  在痛觉感受器破坏后,作者研究了小鼠肠道菌群结构前后变化,发现梭菌菌群的定植足以推动TRPV1+痛觉者介导的组织保护。


  总之,这项研究确定了一个以前未被认识的途径。通过该途径,肠道神经TRPV1+痛觉感受器调节肠道微生物群的组成,在持续的肠道损伤和炎症的背景下介导组织保护过程。鉴定肠道神经感受器的微生物群依赖性和免疫调节作用,可能对开发基于神经调节的疗法和IBD及其他慢性炎症性疾病的疼痛管理策略产生影响。

  参考文献:Zhang W, Lyu M, Bessman NJ, et al. Gut-innervating nociceptors regulate the intestinal microbiota to promote tissue protection. Cell. 2022 Oct 13:S0092-8674(22)01130-8. doi: 10.1016/j.cell.2022.09.008.

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