Gli scienziati esplorano come il nostro "secondo cervello" potrebbe influenzare i problemi intestinali

f66aa13826a9936ded157026f165f861 - December 2, 2021

  • Le cellule gliali regolano l'interazione tra le cellule nervose nella mente e svolgono anche una funzione energetica in alcuni circuiti mentali.
  • Queste cellule svolgono una funzione analoga nei nervi enterici, che controllano il modo in cui il cibo viaggia attraverso l'intestino.
  • Fino ad oggi, i ricercatori non hanno riconosciuto se queste cellule gliali provenissero da determinati circuiti dei nervi enterici dell'intestino o se svolgessero una funzione molto più basilare.
  • Una nuovissima ricerca riporta che le cellule gliali provengono da determinati circuiti, comunicando con cellule nervose specifiche per generare un risultato finale utile specifico.
  • I risultati potrebbero eventualmente portare al progresso delle terapie per i problemi che colpiscono l'intestino, come il disturbo del tratto digestivo irascibile (IBS) e anche la malattia infiammatoria del tratto digestivo (IBD).

I nervi contengono 2 tipi di cellule chiave: cellule nervose e anche glia. I neuroni inviano messaggi utilizzando segnali elettrici o chimici. Storicamente, i ricercatori hanno considerato le cellule gliali per svolgere solo una funzione incoraggiante e anche di sicurezza.

Tuttavia, le prove attuali suggeriscono che le cellule gliali possono connettersi direttamente con le cellule nervose e possono anche influenzare o regolare in modo proattivo la trasmissione dei segnali tra le cellule nervose.

Gli studi hanno effettivamente rivelato che le cellule gliali svolgono una funzione particolare nei circuiti mentali, comunicando con tipi specifici di cellule nervose per regolare la trasmissione di determinate informazioni.

Il dottor Brian Gulbransen, autore principale della ricerca attuale e anche insegnante alla Michigan State University di East Lansing, descrive la funzione delle cellule gliali usando l'esempio delle note generate da una chitarra elettrica.

Afferma, “[G]lia non porta le note suonate su una chitarra elettrica; sono i pedali e gli amplificatori che modulano il tono e il volume di quelle note.”

Il sistema di digestione ha i suoi nervi vicini chiamati nervi enterici. I nervi enterici hanno un numero minimo di cellule nervose quante la colonna vertebrale, motivo per cui i ricercatori occasionalmente lo chiamano "secondo cervello".

In particolare, i nervi enterici possono ancora gestire la mobilità intestinale anche quando i collegamenti nervosi con la mente e anche la colonna vertebrale vengono tagliati.

Gli scienziati riconoscono che le cellule gliali nei nervi enterici si collegano in modo proattivo con le cellule nervose e influenzano anche la funzione dell'intestino.

Tuttavia, non hanno riconosciuto se le cellule gliali enteriche appartenessero a una particolare rete. In altre parole, non hanno riconosciuto se le cellule gliali dei nervi enterici si collegassero specificamente a determinate cellule nervose per regolare l'azione di determinate stimolazioni o creare determinati risultati.

Una nuovissima ricerca che compare nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences rivela che le cellule gliali nei nervi enterici provengono certamente da determinate reti.

Descrivendo i risultati della ricerca, il dott. Gulbransen ha dichiarato: "La scoperta principale di questo studio è che ci sono sottoinsiemi distinti di glia enterica che "ascoltano" specifici percorsi neurali e che questi sottoinsiemi di glia svolgono ruoli specializzati nel modificare quelli e i percorsi circostanti .”

Ha descritto che questo è affascinante “perché mette in evidenza un nuovo meccanismo per cui i circuiti neurali nell'intestino sono 'sintonizzati' dalla glia enterica. […] Questa scoperta evidenzia un nuovo livello di complessità nel funzionamento dei neurocircuiti enterici, e questo è importante per capire come viene controllata la motilità intestinale”.

Comprendere la mobilità intestinale è importante, poiché le modificazioni della mobilità si manifestano in una varietà di problemi, tra cui la condizione di reflusso gastroesofageo, IBD e anche IBS.

Peristalsi e anche nervi enterici

Il cibo è guidato attraverso il sistema di digestione da una procedura chiamata peristalsi, che include contrazioni spontanee equilibrate della superficie della parete della massa muscolare liscia del sistema digestivo.

Durante la peristalsi, l'intestino si seziona direttamente sopra il gonfiore degli accordi di cibo ingerito. Allo stesso tempo, i muscoli nella sezione elencata sotto il cibo si rilassano. Questo fa pressione sul cibo attraverso il sistema digestivo.

La peristalsi è gestita da 3 percorsi dei nervi enterici: i percorsi ascendente, discendente e anche circonferenziale.

Man mano che il cibo passa, i muscoli rotondi dell'intestino si allungano, innescando questi percorsi. Il percorso in salita innesca il restringimento della sezione sopra il cibo, e anche il percorso in discesa innesca il tempo libero della sezione dell'intestino elencata sotto il cibo.

Il percorso ascendente contiene cellule nervose eccitatorie che lanciano principalmente l'acetilcolina chimica naturale. I neuroni nel percorso di discesa in genere lanciano ossido nitrico o purine per connettersi con varie altre cellule nervose.

Il percorso circonferenziale contiene cellule nervose che racchiudono la superficie della parete del sistema digerente e trasmette anche modifiche nella superficie della parete muscolare liscia alle cellule nervose nei percorsi ascendente e discendente.

Azione selettiva

Nella ricerca attuale, gli scienziati hanno utilizzato cellule studiate dal sistema intestinale (GI) dell'uomo e anche dei topi di computer delle donne per comprendere come le cellule dei nervi enterici interagiscono in una rete.

Gli scienziati hanno dapprima identificato se alcune cellule gliali rispondessero esattamente all'attivazione dei 3 importanti percorsi dei nervi enterici.

Hanno separatamente potenziato i percorsi in salita, in discesa e anche circonferenziali e hanno anche misurato l'attivazione della glia in azione per l'eccitazione di ciascun percorso.

Gli scienziati hanno scoperto che una massa di glia ha reagito all'attivazione di tutti e 3 i percorsi. Significativamente, oltre il 10% di glia ha risposto precisamente all'eccitazione del solo percorso ascendente (13%) o discendente (12%).

Questi risultati programmano che le sottopopolazioni di cellule gliali provengono specificamente dal percorso ascendente o discendente.

Gli autori della ricerca hanno osservato risultati comparabili con l'azione delle cellule nervose all'eccitazione dei percorsi in salita e in discesa.

È interessante notare che hanno anche scoperto che la dimensione dei feedback delle cellule gliali nei percorsi in salita e in discesa dei mouse per computer donne era superiore a quella rimasta nei mouse per computer maschi.

Risposta delle cellule gliali alle sostanze chimiche naturali

Le purine sono solo una delle sostanze chimiche naturali che le cellule nervose utilizzano nel percorso di discesa per connettersi tra loro. In confronto, l'acetilcolina viene principalmente lanciata dalle cellule nervose per connettersi con varie altre cellule nervose nel percorso di salita eccitatorio.

Per scoprire se queste sostanze chimiche naturali generano un'azione particolare nelle cellule gliali, gli scienziati hanno utilizzato misure preventive per l'acetilcolina e anche per i recettori delle purine. Queste prevenzioni hanno esattamente ostacolato l'attività delle sostanze chimiche naturali sulla glia, ma non hanno influenzato la segnalazione tra le cellule nervose.

Gli scienziati hanno scoperto che l'eccitazione del percorso verso il basso o verso l'alto nella visibilità di entrambi i farmaci chimici naturali ha innescato una popolazione particolare di cellule nervose e anche glia, rispetto al gruppo di controllo senza trattamento.

Per le circostanze, il bloccante del recettore della purina gliale ha aumentato la percentuale di cellule nervose attivate esclusivamente dall'eccitazione del percorso di discesa riducendo al minimo la percentuale di cellule nervose innescate da entrambi i percorsi.

Allo stesso modo, il bloccante del recettore dell'acetilcolina ha aumentato la percentuale di glia che è stata attivata dall'eccitazione sia del percorso discendente che di quello ascendente.

Anche il blocco dell'attività di queste sostanze chimiche naturali sulle cellule gliali ha influenzato il compito in ogni percorso. Il bloccante del recettore delle purine ha abbassato l'attivazione del percorso ascendente ma non il percorso discendente. In confronto, il bloccante del recettore dell'acetilcolina ha potenziato l'azione neuronale nel percorso discendente ma non nel percorso ascendente.

Questi esperimenti rivelano che le cellule gliali reagiscono alle purine e anche all'acetilcolina lanciate dalle cellule nervose, portando a un adattamento nella popolazione delle cellule nervose e anche glia relative a ciascun percorso, regolando infine il compito di ciascun percorso.

Effetti delle cellule gliali sulle cellule nervose

Gli autori della ricerca hanno successivamente esplorato la funzione delle cellule gliali nella gestione di determinati percorsi del motore elettrico utilizzando la chemogenetica.

La chemogenetica è un metodo che consente l'attivazione o il contenimento di una particolare parte delle cellule, come le cellule gliali, utilizzando una proteina sana prodotta artigianalmente.

Gli scienziati hanno utilizzato questo metodo per attivare con precisione le cellule gliali. L'attivazione ha impedito sia la salita che la discesa, rivelando che le cellule gliali potrebbero influenzare le cellule nervose a valle.

Inoltre, l'eccitazione delle cellule gliali ha abbassato l'azione delle cellule nervose sia nel percorso discendente che in quello ascendente nei topi computer femminili e anche solo nel percorso discendente nei topi computer maschi.

I risultati del precedente esperimento che utilizzavano solo i bloccanti del recettore gliale e anche l'uso di questi bloccanti in combinazione con il metodo chemogenetico hanno aiutato gli scienziati a chiarire come le sostanze chimiche naturali hanno attivato le cellule gliali per regolare l'azione delle cellule nervose nella crescita e anche scendendo per sentieri.

Questi esperimenti hanno rivelato che l'attivazione delle cellule gliali da parte dell'acetilcolina ha svolto una funzione essenziale nell'ostacolare il percorso di discesa. Tuttavia, anche le cellule gliali innescate dall'acetilcolina sembravano impedire il percorso di salita a un livello specifico.

Inoltre, l'attivazione delle cellule gliali indotta dal neurotrasmettitore purinico ha potenziato il percorso eccitatorio in aumento.

In sostanza, i risultati di questi esperimenti hanno rivelato che il rilascio di purine e acetilcolina attiva le cellule gliali per portare all'utilizzo delle cellule nervose nel percorso ascendente o discendente, determinando alcune modifiche nella mobilità intestinale.

Il dottor Keith Sharkey, un insegnante dell'Università di Calgary in Canada, ha descritto a "Detonic.shop" come questi risultati rivelino che "le reti neurali del sistema nervoso enterico che controllano tutte le funzioni intestinali sono regolate molto finemente in modo direzionale e specifico del sesso da cellule gliali."

Il dottor Sharkey non era associato alla ricerca.

Implicazioni

MNT ha parlato con il dottor Nick Spencer, un insegnante della Flinders University in Australia, che non era associato alla ricerca.

Ha affermato che la ricerca rivela che "le cellule gliali enteriche interagiscono effettivamente con alcuni tipi di neuroni enterici in un modo altamente specifico e specifico della rete. Fino ad ora, era rimasto misterioso se la glia enterica comunicasse in uno schema ordinato con le vie neurali enteriche ascendenti e discendenti inibitorie note e altamente polarizzate nella parete intestinale».

"Questi risultati aprono la strada a un nuovo livello di indagine scientifica nella neurobiologia delle cellule gliali nel tratto [GI]".

–Dottor Nick Spencer

Il Dr. Sharkey ha tenuto presente che le ricerche della ricerca “consentono una comprensione completamente nuova della dismotilità intestinale, che sono disturbi comuni e altamente debilitanti della funzione intestinale, come [IBS], da riformulare come malattie delle connessioni della rete neurale – cioè, condizioni in cui [perturbazioni] a livello di rete guidano la malattia e i sintomi sperimentati dai pazienti”.

“Questi risultati consentiranno quindi lo sviluppo di una migliore diagnostica e trattamento, nonché nuove terapie, ecc. Questo lavoro consentirà anche approcci più personalizzati al trattamento, rispetto al modello unico per tutti che è comune in gran parte della medicina”.

“Inoltre, dimostrando che il controllo gliale è specifico del sesso, questi autori ci aiutano a capire perché così tante malattie [GI] si verificano in modo specifico del sesso. E oltre a queste implicazioni più pratiche, il lavoro ha anche molte implicazioni biologiche e fisiologiche per comprendere i meccanismi di controllo neurale", ha proseguito il dottor Sharkey.

Descrivendo le future istruzioni di studio di ricerca, il dott. Gulbransen ha tenuto a mente: “Abbiamo studi in corso che stanno affrontando il modo in cui i circuiti glia e motori enterici sono influenzati a seguito dell'infiammazione. Questo è importante, poiché si pensa che la neuroplasticità conseguente all'infiammazione acuta produca dismotilità [GI] in malattie comuni, come [IBS] e [IBD]”.

"La speranza è che comprendendo come cambia il controllo gliale sui neurocircuiti motori durante l'infiammazione, identificheremo i modi in cui questo meccanismo può essere sfruttato per migliorare la motilità intestinale".

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