Нейроподная клетка

Это трехмерная реконструкция нейроподной ячейки, использующей набор данных с помощью серийной блочной сканирующей электронной микроскопии (SBEM) в программном обеспечении Imaris. На левой стороне клетки микроворсинки простираются в просвет кишечника, а правая сторона имеет нейропод, простирающийся в базальную пластинку.

Нейроподная клетка представляет собой специализированную энтероэндокринную клетку (то есть сенсорную эпителиальную клетку) в кишечнике, которая способна синаплять с афферентными нервами. Ранее считалось, что передача сенсорных сигналов из энтероэндокринных клеток происходит только паракринным образом , в которых секретируемые пептидные гормоны, дифференцируемые через пластинку и контактировали на внутренние или внешние нейроны, вошли в циркуляцию и/или действовали на конкретных тканях -мишенях. Тем не менее, нейроподные клетки, обнаруженные доктором Диего В. Бохорком в 2015 году, а затем в 2018 году были обнаружены, образуя синаптические связи с нервами в слизистой оболочке малой и большой кишки грызунов. Было выявлено, что эти синапсы включают нейроны, происходящие из ганглиев дорсального корня и ганглии с блуждающим узлом спинного мозга, что предполагало, что сенсорная информация из просвета кишечника может быть передана в мозг в миллисекундах после активации. Кроме того, было обнаружено, что эти нейроподные клетки содержали как до-, так и постсинаптические белки, что позволяет предположить, что информация может быть не только передана, но и получена нейронами. Этот недавно обнаруженный механизм пропускания просветных ощущений от кишечника в мозг может вызвать новую область исследования в оси кишечного мозга и сенсорной нейробиологии.

Чувствительность и поведение питательных веществ

Хотя в течение некоторого времени понято, что существует связь между потребляемой пищей, тягой и телесным здоровьем, только недавно были обнаружены механизмы, лежащие в основе ощущения пищи кишечника. Необратимыми к этому ощущению питательных веществ и регуляцией физиологии постпрандиальной физиологии являются энтероэндокринные клетки. Эти клетки не только способны оценивать содержание питательных веществ в проглатываемой пище, ощущая глюкозу, жирные кислоты, аминокислоты, моноацилглицерины и олигопептиды, но они также могут принимать аппетитные решения. Хотя сахар и искусственные подсластители генерируют сладкий вкус, натуральный сахар предпочтительнее и даже можно отличить от искусственных подсластителей у мышей, не имеющих вкуса рецепторов. Это говорит о том, что кишка важна не только для проницательных между двумя сахарами, но и для руководства предпочтением животного для натурального сахара по сравнению с искусственным подсластителем. После вливания натурального сахара или искусственного подсластителя в тонкую кишку, нейроподные клетки двенадцатиперстной кишки трансдуцировали просветную информацию в различные популяции нейронов с вагальной нозой либо через глутаматергическую нейротрансмиссию (сахарозу), либо пуринергическую нейротрансмиссию (сукралозу). Moreover, the animal's preference for sucrose over sucralose was abolished (90.8% to 58.9% sucrose preference) after utilizing a flexible fiberoptic cable (optogenetics) to selectively silence duodenal neuropod cells. Эти данные свидетельствуют о том, что двенадцатиперстные нейроподные клетки не только способны отличать натуральный сахар от искусственного подсластителя, используя различные нейротрансмиттеры и посредством активации различных популяций нейронов, но они также способны управлять аппетитными предпочтениями для природного сахара.

Microbial interactions

Gut microbiota have been known to prime the immune system and to aid in the preservation of a healthy central nervous system, which has been extensively documented in germ-free and gnotobiotic mice that present with overzealous immune systems and an abundance of neurological deficits. Interestingly, within these germ-free mice the general abundance of chromogranin A-positive enteroendocrine cells decreased in the ileum and increased in the colon, suggesting a potential connection between the microbiota and the normal distribution of gut sensory cells. Furthermore, human and murine enteroendocrine cells possess receptors for microbe-associated molecular patterns (MAMPS) like bacterial lipopolysaccharide (LPS) and receptors for a range of bacterial metabolites like short chain fatty acids (SCFAs). The presence of these receptors suggest that the synaptically connected neuropod cells may be responsible for detecting microbial signals and metabolites within the gut lumen and then conveying said information to the brain. Finally, specific pathogenic bacteria (e.g., Chlamydia trachomatis) have been implicated in the pathogenesis of irritable bowel syndrome by directly infecting enteroendocrine cells and upregulating distinct neurotransmitter transporters like glutamate. Also, helminth infections with Trichinella spiralis can lead to a significant reduction in food consumption, which is dependent on enteroendocrine cell presence and abundance. These findings suggest that not only can pathogenic bacteria gain access to neuropod cells and possibly the associated central nervous system, but they may also be able to direct behavior of the host.