Wissenschaftler untersuchen, wie sich unser „zweites Gehirn“ auf Darmprobleme auswirken könnte

f66aa13826a9936ded157026f165f861 - 18. Oktober 2021

  • Gliazellen regulieren die Interaktion zwischen den Nervenzellen im Gehirn und spielen auch eine energetische Funktion in bestimmten Denkkreisen.
  • Eine vergleichbare Funktion erfüllen diese Zellen in den Darmnerven, die den Weg der Nahrung über den Darm steuern.
  • Bislang erkannten die Forscher nicht, ob diese Gliazellen von bestimmten Schaltkreisen in den Darmnerven stammen oder ob sie eine viel grundlegendere Funktion haben.
  • Eine brandneue Forschung berichtet, dass Gliazellen aus bestimmten Schaltkreisen stammen und mit bestimmten Nervenzellen kommunizieren, um ein bestimmtes nützliches Endergebnis zu erzielen.
  • Die Ergebnisse könnten schließlich zur Weiterentwicklung von Therapien für Probleme führen, die sich auf den Darm auswirken, wie z.

Die Nerven enthalten 2 Schlüsselzellarten: Nervenzellen und auch Glia. Neuronen senden Nachrichten mit Hilfe von elektrischen oder chemischen Signalen. Historisch betrachtet haben Forscher Gliazellen nur als ermutigende und auch als Sicherheitsfunktion angesehen.

Aktuelle Beweise empfehlen jedoch, dass sich Gliazellen direkt mit Nervenzellen verbinden können und auch die Übertragung von Signalen zwischen Nervenzellen proaktiv beeinflussen oder regulieren können.

Studien haben tatsächlich gezeigt, dass Gliazellen eine besondere Funktion in Denkschaltkreisen spielen, indem sie mit bestimmten Arten von Nervenzellen kommunizieren, um die Übertragung bestimmter Informationen zu regulieren.

Dr. Brian Gulbransen, leitender Autor der aktuellen Forschung und Dozent an der Michigan State University in East Lansing, beschreibt die Funktion von Gliazellen am Beispiel von Tönen, die von einer elektrischen Gitarre erzeugt werden.

Er sagt: „[G]lia tragen nicht die Noten, die auf einer E-Gitarre gespielt werden; sie sind die Pedale und Verstärker, die den Ton und die Lautstärke dieser Noten modulieren.“

Das Verdauungssystem hat seine ganz eigenen Nachbarschaftsnerven, die als Darmnerven bezeichnet werden. Der Darmnerv hat mindestens so viele Nervenzellen wie die Wirbelsäule, weshalb Forscher ihn gelegentlich auch als „zweites Gehirn“ bezeichnen.

Insbesondere können die Darmnerven auch dann noch die Darmbeweglichkeit verwalten, wenn die Nervenverbindungen mit dem Geist und der Wirbelsäule durchtrennt sind.

Wissenschaftler erkennen, dass sich Gliazellen in den Darmnerven proaktiv mit Nervenzellen verbinden und auch die Darmfunktion beeinflussen.

Sie erkannten jedoch nicht, ob enterische Gliazellen zu einem bestimmten Netzwerk gehörten. Mit anderen Worten, sie erkannten nicht, ob Gliazellen in den Darmnerven spezifisch mit bestimmten Nervenzellen verbunden waren, um die Wirkung auf bestimmte Stimulationen zu regulieren oder bestimmte Ergebnisse zu erzielen.

Eine brandneue Forschung, die in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wird, zeigt, dass Gliazellen in den Darmnerven sicherlich aus bestimmten Netzwerken stammen.

Zur Beschreibung der Forschungsergebnisse sagte Dr. Gulbransen: „Das wichtigste Ergebnis dieser Studie ist, dass es verschiedene Untergruppen der enterischen Glia gibt, die auf bestimmte Nervenbahnen ‚hören‘ und dass diese Untergruppen der Glia eine spezielle Rolle bei der Modifikation dieser und der umgebenden Bahnen spielen .“

Er beschrieb dies als faszinierend, „weil es einen neuen Mechanismus aufzeigt, bei dem neuronale Schaltkreise im Darm durch enterische Glia „gestimmt“ werden. […] Dieses Ergebnis unterstreicht eine neue Komplexitätsebene in der Funktionsweise enterischer Neuroschaltkreise, und dies ist wichtig, um zu verstehen, wie die Darmmotilität kontrolliert wird.“

Das Verständnis der Darmmobilität ist von Bedeutung, da Veränderungen der Mobilität bei einer Vielzahl von Problemen eine Rolle spielen, darunter gastroösophagealer Reflux, IBD und auch IBS.

Peristaltik und auch enterische Nerven

Die Nahrung wird über das Verdauungssystem durch ein Verfahren namens Peristaltik getrieben, das spontane ausgeglichene Straffungen der glatten Muskelmasse-Wandoberfläche des Verdauungssystems umfasst.

Während der Peristaltik schließt sich der Darmabschnitt gerade über die Schwellung der aufgenommenen Nahrung an. Gleichzeitig spannen sich die Muskeln in dem unter dem Essen aufgeführten Abschnitt zurück. Dadurch wird die Nahrung über das Verdauungssystem unter Druck gesetzt.

Die Peristaltik wird durch 3 enterische Nervenbahnen gesteuert: die aufsteigenden, absteigenden und auch umlaufenden Bahnen.

Während die Nahrung durchläuft, dehnen sich die runden Muskelgewebe im Darm, was diese Wege auslöst. Der aufsteigende Weg löst eine Straffung des Abschnitts über der Nahrung aus, und auch der absteigende Weg löst eine Entspannung des unter der Nahrung aufgeführten Darmabschnitts aus.

Der aufsteigende Pfad enthält erregende Nervenzellen, die hauptsächlich die natürliche Chemikalie Acetylcholin freisetzen. Neuronen auf dem Weg nach unten stoßen normalerweise Stickstoffmonoxid oder Purine aus, um sich mit verschiedenen anderen Nervenzellen zu verbinden.

Der Umfangspfad enthält Nervenzellen, die die Wandoberfläche des Verdauungssystems umschließen und auch Veränderungen in der Wandoberfläche der glatten Muskelmasse an Nervenzellen in den aufsteigenden und auch absteigenden Pfaden weitergibt.

Selektive Aktion

In der aktuellen Forschung nutzten die Wissenschaftler Zellen des Darmsystems (GI) des Mannes und auch der Computermäuse, um zu verstehen, wie die Zellen der Darmnerven in einem Netzwerk zusammenwirken.

Die Wissenschaftler stellten zunächst fest, ob einige Gliazellen genau auf die Aktivierung der 3 wichtigen Darmnervenbahnen reagierten.

Sie verstärkten separat die aufsteigenden, absteigenden und auch umlaufenden Pfade und maßen auch die Aktivierung der Glia in Aktion zur Erregung jedes Pfades.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass ein Großteil der Glia auf die Aktivierung aller 3 Wege reagierte. Bezeichnenderweise antworteten mehr als 10 % der Glia genau auf die Aufregung des Aufsteigens (13%) oder Abstiegs (12%) des Pfades.

Diese Ergebnisse zeigen, dass Subpopulationen von Gliazellen spezifisch entweder aus dem aufsteigenden oder fallenden Pfad stammen.

Die Forschungsautoren beobachteten vergleichbare Ergebnisse bei der Wirkung von Nervenzellen zur Erregung der aufsteigenden und auch absteigenden Pfade.

Interessanterweise stellten sie auch fest, dass die Größe der Rückkopplungen von Gliazellen in den aufsteigenden und auch absteigenden Pfaden von weiblichen Computermäusen größer war als bei männlichen Computermäusen.

Reaktion von Gliazellen auf natürliche Chemikalien

Purine sind nur eine der natürlichen Chemikalien, die Nervenzellen auf dem Weg nach unten nutzen, um sich miteinander zu verbinden. Im Vergleich dazu wird Acetylcholin hauptsächlich von Nervenzellen ausgestoßen, um sich mit verschiedenen anderen Nervenzellen auf dem erregenden Steigweg zu verbinden.

Um zu untersuchen, ob diese natürlichen Chemikalien in Gliazellen eine besondere Wirkung entfalten, nutzten die Wissenschaftler Präventionen für Acetylcholin- und auch Purinrezeptoren. Diese Präventionen behinderten die Aktivität natürlicher Chemikalien auf Glia genau, beeinflussten jedoch nicht die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Aufregung des Herunterkommens oder Steigens in der Sichtbarkeit einer der natürlichen chemischen Vorbeugungen eine ausgeprägte Population von Nervenzellen und auch Gliazellen auslöste, verglichen mit dem Kontrollteam ohne Behandlung.

Unter Umständen erhöhte der Glia-Purin-Rezeptor-Blocker den Prozentsatz der Nervenzellen, die ausschließlich bei Erregung des Herunterkommenswegs ausgelöst wurden, während der Prozentsatz der Nervenzellen, die durch beide Wege ausgelöst wurden, minimiert wurde.

In ähnlicher Weise erhöhte der Acetylcholin-Rezeptor-Blocker den Prozentsatz der Glia, die bei Erregung sowohl des absteigenden als auch des aufsteigenden Weges ausgelöst wurden.

Das Blockieren der Aktivität dieser natürlichen Chemikalien auf Gliazellen beeinflusste ebenfalls die Aufgabe in jedem Pfad. Der Purinrezeptorblocker verringerte die Aktivierung des aufsteigenden Pfades, jedoch nicht den absteigenden Pfad. Im Vergleich dazu verstärkte der Acetylcholinrezeptorblocker die neuronale Wirkung auf dem Abwärtspfad, jedoch nicht auf dem Aufwärtspfad.

Diese Experimente zeigen, dass Gliazellen auf Purine und auch Acetylcholin reagieren, die von Nervenzellen ausgelöst werden, was zu einer Anpassung der Population der Nervenzellen und auch der Glia in Bezug auf jeden Pfad führt, was letztendlich die Aufgabe jedes Pfads regelt.

Auswirkungen von Gliazellen auf Nervenzellen

Die Forschungsautoren danach untersuchten die Funktion von Gliazellen bei der Steuerung bestimmter elektromotorischer Pfade unter Verwendung der Chemogenetik.

Chemogenetik ist eine Methode, die die anspruchsvolle Aktivierung oder Zurückhaltung eines bestimmten Teils von Zellen, wie beispielsweise Gliazellen, ermöglicht, indem sie ein handwerklich hergestelltes gesundes Protein verwendet.

Die Wissenschaftler nutzten diese Methode, um die Gliazellen präzise anzuschalten. Die Aktivierung verhinderte sowohl aufsteigende als auch absteigende Pfade, was enthüllte, dass Gliazellen stromabwärts gelegene Nervenzellen beeinflussen könnten.

Darüber hinaus verringerte die Erregung der Gliazellen die Wirkung von Nervenzellen sowohl auf dem Herunterkommens- als auch auf dem Aufwärtspfad bei weiblichen Computermäusen und auch nur auf dem Herunterkommenspfad bei männlichen Computermäusen.

Das Ergebnis des vorherigen Experiments, bei dem die Gliarezeptorblocker allein verwendet wurden und diese Blocker auch in Kombination mit der chemogenetischen Methode verwendet wurden, half den Wissenschaftlern zu klären, wie natürliche Chemikalien Gliazellen dazu veranlassten, die Aktivität von Nervenzellen im Aufsteigen und auch zu regulieren auf Wegen kommen.

Diese Experimente zeigten, dass die Aktivierung von Gliazellen durch Acetylcholin eine wesentliche Rolle bei der Verhinderung des Herunterkommens spielte. Durch Acetylcholin ausgelöste Gliazellen schienen jedoch ebenfalls den Anstieg auf ein bestimmtes Niveau zu verhindern.

Darüber hinaus verstärkte die durch Purin-Neurotransmitter induzierte Aktivierung von Gliazellen den ansteigenden exzitatorischen Pfad.

Insgesamt zeigten die Ergebnisse dieser Experimente, dass die Freisetzung von Purinen und auch Acetylcholin die Gliazellen aktiviert, um die Verwendung von Nervenzellen entweder für den Aufwärts- oder Abwärtspfad zu bewirken, und bestimmte Veränderungen der Darmbeweglichkeit bewirken.

Dr. Keith Sharkey, ein Lehrer an der University of Calgary in Kanada, beschrieb gegenüber "Detonic.shop", wie diese Ergebnisse zeigen, dass „die neuronalen Netzwerke des enterischen Nervensystems, die die gesamte Darmfunktion steuern, sehr fein gerichtet und geschlechtsspezifisch von enterischen Mitteln reguliert werden“. Gliazellen."

Dr. Sharkey war nicht mit der Forschung verbunden.

Folgen

MNT sprach mit Dr. Nick Spencer, einem Lehrer an der Flinders University in Australien, der nicht mit der Forschung in Verbindung stand.

Er sagte, die Forschung zeige, dass „enterische Gliazellen tatsächlich auf hochspezifische und netzwerkspezifische Weise mit bestimmten Arten von enterischen Neuronen interagieren. Bis jetzt war es rätselhaft geblieben, ob enterische Gliazellen in irgendeinem geordneten Muster mit den bekannten, stark polarisierten aufsteigenden exzitatorischen und absteigenden hemmenden enterischen Nervenbahnen in der Darmwand kommunizieren.“

„Diese Ergebnisse ebnen den Weg für eine neue Ebene der wissenschaftlichen Forschung in der Gliazellneurobiologie im [GI]-Trakt.“

–Dr. Nick Spencer

Dr. Sharkey erinnerte daran, dass die Forschungen nach der Forschung „ein völlig neues Verständnis der Darmmotilität ermöglichen, die häufige und stark beeinträchtigende Störungen der Darmfunktion wie [IBS] sind, die als Erkrankungen neuronaler Netzwerkverbindungen neu interpretiert werden können“. – d. h. Zustände, bei denen [Störungen] auf Netzwerkebene die Krankheit und die Symptome der Patienten vorantreiben.“

„Diese Ergebnisse werden daher die Entwicklung besserer Diagnostik und Behandlung sowie neuartiger Therapien usw. ermöglichen. Diese Arbeit wird auch personalisiertere Behandlungsansätze ermöglichen – im Gegensatz zum Einheitsmodell, das heißt“ in weiten Teilen der Medizin üblich.“

„Darüber hinaus helfen uns diese Autoren, indem sie zeigen, dass die Gliakontrolle geschlechtsspezifisch ist, zu verstehen, warum so viele [GI]-Erkrankungen geschlechtsspezifisch auftreten. Und über diese eher praktischen Implikationen hinaus hat die Arbeit auch viele biologische und physiologische Implikationen für das Verständnis neuronaler Kontrollmechanismen“, fuhr Dr. Sharkey fort.

Bei der Beschreibung zukünftiger Forschungsstudienanweisungen erinnerte sich Dr. Gulbransen an: „Wir haben laufende Studien, die sich damit befassen, wie Glia und enterische motorische Neuroschaltkreise nach einer Entzündung beeinflusst werden. Dies ist wichtig, da angenommen wird, dass Neuroplastizität nach einer akuten Entzündung [GI]-Motilitätsstörungen bei häufigen Krankheiten wie [IBS] und [IBD] erzeugt.“

„Die Hoffnung ist, dass wir durch das Verständnis, wie die gliale Kontrolle über motorische Neuroschaltkreise während einer Entzündung verändert wird, Wege finden, wie dieser Mechanismus genutzt werden kann, um die Darmmotilität zu verbessern.“

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