Eine neue Methode zur Behandlung des Reizdarmsyndroms

Wissenschaftler wiederholen es immer häufiger: Der Darm ist unser zweites Gehirn. Die Arbeit dieses Organs ist sehr komplex: Es umfasst einen unabhängigen Teil (der Darm enthält etwa 500 Millionen Neuronen, mehr als das Gehirn der Katze) und die Kommunikationsachse zwischen Gehirn und Darm. Auch deshalb sind funktionelle Darmerkrankungen wie das Reizdarmsyndrom so schwer zu verstehen und heute noch weitgehend unheilbar. Vor kurzem haben Forscher jedoch überraschende neue Mechanismen entdeckt, die auf potenzielle neue Wege zur Behandlung funktioneller Darmerkrankungen hinweisen.

Die Entdeckung, die laut Forschern an ihrem Ursprung – von der Michigan State University – “überraschend” sein will, betrifft das enterische Nervensystem, also das Nervensystem des Darms und unabhängig vom Zentralnervensystem.

In ihrer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Proceedings of the National Academy of Sciences, Forscher beginnen damit, die Tatsache zu entwirren, dass dieses “zweite Gehirn” existiert. ” Die meisten Menschen wissen nicht einmal, dass sie dieses System in ihrem Bauch haben. sagt Brian Gulbransen, MSU-Professor am Department of Physiology des College of Natural Sciences der Michigan State University.

Und das enterische Nervensystem ist bemerkenswert unabhängig: Der Darm kann viele seiner üblichen Aufgaben auch dann erfüllen, wenn er vom Zentralnervensystem getrennt ist. Und die Zahl der spezialisierten Nervensystemzellen, dh Neuronen und Glia (oder Gliazellen), die im Darm eines Individuums leben, entspricht ungefähr der im Gehirn einer Katze (mit etwa 500 Millionen Neuronen).

Beteiligung der Gliazellen: das fehlende Puzzleteil

« Es ist wie ein zweites Gehirn in unserem Darm Glücklicher Gulbransen. Es ist das riesige Netzwerk von Neuronen und Gliazellen, die unseren Darm säumen Neuronen sind der häufigste Zelltyp. Sie sind dafür bekannt, elektrische Signale an das Nervensystem weiterzuleiten. Andererseits sind Gliazellen nicht elektrisch aktiv, was es den Forschern erschwert hat, die Rolle dieser Zellen zu verstehen Haupttheorien waren, dass Gliazellen Neuronen negativ unterstützen.

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Gulbransen und sein Team haben nun gezeigt, dass Gliazellen eine aktivere Rolle im Darmnervensystem spielen. In ihrer Studie fanden die Forscher heraus, dass Gliazellen sehr präzise arbeiten, um die Signale von neuronalen Schaltkreisen zu beeinflussen. Diese Entdeckung könnte den Weg für neue Behandlungsmethoden für funktionelle Darmerkrankungen ebnen, von denen bis zu 15 % der Weltbevölkerung betroffen sind.

Mikroskopische Aufnahme, die ein Netzwerk von Gliazellen zeigt, den “logischen Toren des Darmnervensystems”. Die Zellen – dunkle, grau beschichtete Kugeln – wurden aufgrund ihrer Reaktion auf ein spezifisches chemisches Signal gefärbt. © Mach weiter. aus natürl. Conditioner Science / Labor Gulbransen

« Wenn wir dieses zweite Gehirn wie einen Computer betrachten, dann sind die Gliazellen der Chip, der an der Peripherie läuft Glücklicher Gulbransen. Sie sind ein aktiver Teil des Signalnetzwerks, aber nicht wie Neuronen. Gliazellen modifizieren oder modulieren das Signal „.im Computerjargon wären die Gliazellen die logischen Gatter.“ Oder, um eine musikalischere Metapher zu erhalten, Gliazellen tragen nicht die Musiknoten, die auf einer E-Gitarre gespielt werden, sondern das Pedal und der Verstärker, die den Ton und die Lautstärke dieser Noten modulieren. ».

Unabhängig von der Messung spielen Gliazellen eine wichtigere Rolle, als Wissenschaftler bisher für das reibungslose Funktionieren des Körpers glaubten. Diese Arbeit liefert ein vollständigeres, wenn auch komplexeres Bild der Funktionsweise des enterischen Nervensystems. Es eröffnet auch neue Wege für die potenzielle Behandlung von Darmerkrankungen.

Targeting von Gliazellen zur Behandlung funktioneller Erkrankungen

« Wir haben noch viel vor uns, aber wir können uns jetzt fragen, ob es einen Weg gibt, auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Gruppe von Gliazellen abzuzielen und ihre Funktion in irgendeiner Weise zu verändern. Glücklicher Gulbransen. Pharmaunternehmen sind bereits interessiert ».

Aktivierungstabelle Dickdarm 2021
Bidirektionale Kommunikation zwischen Darm- und Glianeuronen. (a) Der Schaltkreis des ENS (enterisches Nervensystem), der die gastrointestinale Motilität steuert, besteht aus auf- und absteigenden Netzwerken von Neuronen und Gliazellen. Intrinsische sensorische Neuronen initiieren die reflexive Bewegung und synapsen mit Neuronen, die zu den aufsteigenden und absteigenden Bahnen gehören. Das absteigende Netzwerk fördert die Entspannung, während das aufsteigende Netzwerk die Kontraktion fördert. (B) Experimentelles Modell, das die Kommunikation zwischen Neuronen und Glia (oberes Feld) und Genotypdiagramm zeigt, das die Expression des genetisch kodierten Ca2 (Calciumkation)-Indikators (GECI) in ENS-Zellen zeigt. (C) Die Expression von tdTomato (ein orange fluoreszierendes Kernprotein) ist in diesem Modell überwiegend glial (lila Pfeilspitzen). (D) GCaMP (ein genetisch kodierter Kalziummarker) Signalgebung zu Studienbeginn und nach EFS, das eine schnelle Ca2+-Antwort in Neuronen (blaue Pfeilspitzen) auslöst, gefolgt von Glia-Antworten (violette Pfeilspitzen). (E) Zeitliche Farbcodierung von Ca2+-Antworten von Darm- und Glianeuronen auf +100 V EFS bei 20 Hz angewendet. Beachten Sie, dass neuronale Reaktionen gelb sind, was eine frühe Aktivierung anzeigt, und gliale Reaktionen grün und blau sind, was auf spätere Reaktionen hinweist. Die Diagramme zeigen die durchschnittlichen Antworten von Neuronen und Gliazellen auf EFS im Ganglion. Gliareaktionen werden von Neuronen aktiviert. © Mach weiter. aus natürl. Conditioner Science / Labor Gulbransen

Anfang dieses Jahres entdeckte Gulbransens Team, dass Gliazellen neue therapeutische Wege eröffnen können, um das Reizdarmsyndrom zu behandeln, eine schmerzhafte, derzeit unheilbare Erkrankung, von der 10-15% der Allgemeinbevölkerung betroffen sind.

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Gliazellen können auch an vielen anderen Gesundheitsproblemen beteiligt sein, einschließlich Darmmotilitätsstörungen wie Verstopfung und einer seltenen Erkrankung, die als chronische Pseudoobstruktion bekannt ist. ” Bisher ist keine Ursache bekannt. Die Menschen entwickeln etwas, das wie eine Blockade im Darm aussieht, aber es gibt keine körperliche Behinderung. Dr. Gulbransen erklärt. ” Nur ein Teil ihres Darms ist gebrochen ».

Obwohl die Wissenschaft noch nicht in der Lage sei, Heilmittel für diese Krankheiten anzubieten, stellte er fest, dass sie besser gerüstet sei, sie eingehender zu untersuchen und zu verstehen. Gulbransen glaubt, dass die MSU eine Schlüsselrolle bei der Weiterentwicklung dieses Verständnisses spielen wird. ” Die Michigan State University hat eine der besten Darmforschungsgruppen der Welt. Wir haben diese riesige und vielfältige Gruppe von Menschen, die in allen wichtigen Bereichen der Darmforschung arbeiten. “Er sagte nicht.” Das ist eine unserer Stärken ».

Im Zuge von Experimenten Die pharmakologische Manipulation von purinergen und cholinergen Gliasignalen veränderte die neuronalen Reaktionen in diesen Schaltkreisen unterschiedlich. (aus dem enterischen Nervensystem)nach Geschlecht » Forscher schreiben. ” Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Gleichgewicht zwischen purinergen und cholinergen Signalen die Aktivität spezifischer Schaltkreise durch selektive Signalübertragung zwischen enterischen und Glia-Neuronennetzwerken unterschiedlich steuern kann. Somit regulieren enterische Gliazellen ENS-Schaltkreise netzwerkspezifisch und ermöglichen ein besseres Verständnis des funktionellen Umfangs und der Vielseitigkeit peripherer Gliazellen. » Sie werden gespeichert.

Quelle : Proceedings of the National Academy of Sciences

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