EC細(xì)胞促進(jìn)腸道超敏反應(yīng)

將ISV（isovalerate）應(yīng)用于NAV1.8-ChR2雄性小鼠的離體神經(jīng)-腸道制劑可提高粘膜傳入對光的敏感性（圖1a、b）。結(jié)果表明，ISV 介導(dǎo)的致敏作用并不特定于EC細(xì)胞或感覺神經(jīng)元的機(jī)械刺激，而是更廣泛地增強(qiáng)該回路的興奮性，且存在性別差異。女性腰骶神經(jīng)節(jié)的基礎(chǔ)神經(jīng)元活動明顯更高（圖1e-h）。男性中，6.5%的神經(jīng)元被結(jié)腸內(nèi)ISV激活，女性中，更少的細(xì)胞(2.2%)對ISV敏感（圖1e-i）。

圖1. EC細(xì)胞通過血清素信號介導(dǎo)對刺激物的性別依賴性反應(yīng)。

作者研究了IS的致敏作用是否由EC細(xì)胞特異性介導(dǎo)，利用破傷風(fēng)毒素(TeNT)抑制突觸小泡融合和可興奮細(xì)胞釋放神經(jīng)遞質(zhì)的能力。在腸道中，Pet1Flp，Tac1Cre系選擇性地靶向EC細(xì)胞（圖2b）。

為了驗證TeNT表達(dá)的功能效應(yīng)，作者使用ECPFTtox測量了刺激誘發(fā)的血清素釋放。與TacCre對照類器官相比，ECPFTox血清素釋放顯著減少（約30%）。ECPFTox小鼠血清中的遞質(zhì)水平同樣降低（圖2c），反映了EC細(xì)胞作為外周血清素主要來源的作用。

作者進(jìn)一步證實了ISV的致敏作用是通過EC細(xì)胞介導(dǎo)的。與對照相比，雌性ECPFTox小鼠的基線VMR 減少（圖2e、f）。同時，結(jié)腸內(nèi)ISV對雄性擴(kuò)張誘發(fā)的VMR的強(qiáng)烈敏化作用被消除（圖2g）。這些結(jié)果表明EC細(xì)胞對內(nèi)臟傷害感受有很大貢獻(xiàn)。沉默EC細(xì)胞對雄性的影響更大，而雄性則表現(xiàn)出更大的ISV誘發(fā)致敏作用。

性別依賴性內(nèi)臟超敏反應(yīng)

作者接下來調(diào)查了EC細(xì)胞激活是否足以產(chǎn)生內(nèi)臟超敏反應(yīng)（圖3a-c）。將DREADD激動劑應(yīng)用于源自這EChM3Dq（DREADD受體）小鼠的腸道類器官可促進(jìn)EC細(xì)胞活化和血清素釋放（圖3c）。

DREADD激動劑使EChM3Dq動物的纖維對粘膜機(jī)械刺激過敏，而不影響對照組的纖維（圖3d），且這種敏化在雄性中更為明顯。這些性別差異支持了EC細(xì)胞粘膜傳入回路對女性結(jié)腸敏感性有更大的影響。

圖3. 激活EC細(xì)胞會增加男性的傳入輸出并誘發(fā)長期超敏反應(yīng)。

長時間的激活能否產(chǎn)生類似于在IBS中觀察到的持續(xù)敏化？結(jié)果表明，EChM3Dq動物保持更高的敏感性，表明EC細(xì)胞激活足以驅(qū)動急性和持續(xù)性內(nèi)臟痛（圖3h，i）。

粘膜纖維傳遞EC細(xì)胞信號

人們普遍認(rèn)為，具有低和高閾值（LT和HT）膨脹的神經(jīng)纖維會驅(qū)動內(nèi)臟痛。作者調(diào)查了除了支配粘膜的纖維之外的纖維是否受到EC細(xì)胞激活的影響。

圖4. EC細(xì)胞不調(diào)節(jié)對擴(kuò)張敏感的傳入神經(jīng)。

在對照小鼠中，ISV的使用未能增強(qiáng)支配非粘膜層的擴(kuò)張敏感傳入神經(jīng)的激活。ECPFTox小鼠的制劑對CRD的VMR減少，在ISV治療之前或之后表現(xiàn)出正常的擴(kuò)張敏感神經(jīng)纖維激活（圖4b）。EChM3Dq 小鼠的制劑也是如此，其中CNO 處理對擴(kuò)張敏感纖維沒有影響（圖4c）。

這些結(jié)果表明，內(nèi)臟痛的調(diào)節(jié)是由對擴(kuò)張不敏感的粘膜傳入神經(jīng)驅(qū)動的，這些傳入神經(jīng)對局部組織變形有反應(yīng)，并直接與粘膜層中的EC細(xì)胞相互作用。

EC細(xì)胞活動調(diào)節(jié)焦慮

通過評估標(biāo)準(zhǔn)高架十字迷宮(EPM)范式中的行為來了解EC細(xì)胞的慢性激活或抑制是否會影響焦慮狀態(tài)。用DCZ治療的幼稚EChM3Dq動物在張開手臂中花費(fèi)的時間較少，表明焦慮增加。重要的是，ALS的共同給藥逆轉(zhuǎn)了DCZ的作用（圖5a）。

綜上所述，這些結(jié)果支持5-羥色胺能EC細(xì)胞-粘膜傳入信號在調(diào)節(jié)腸-腦交流紊亂的傷害感受和情感成分中的作用。有趣的是，ECPFTox動物張開雙臂的時間也更少（圖5b），這表明通過長期抑制EC細(xì)胞活性來擾亂GI功能同樣會引起焦慮。

圖5. 操縱EC細(xì)胞-粘膜傳入活動會誘發(fā)焦慮樣行為。

結(jié) 論

功能性胃腸道疾病在女性中尤為普遍。作者推測EC細(xì)胞-粘膜傳入信號對雌性和雄性小鼠的內(nèi)臟痛有不同的影響。增強(qiáng)的EC細(xì)胞傳入回路可能使女性更易患內(nèi)臟痛。識別EC細(xì)胞中性別特異性的分子和功能差異，有助于我們了解內(nèi)臟疼痛綜合征中性別差異的機(jī)制。

功能性胃腸道疾病也與焦慮增加有關(guān)，使用選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑進(jìn)行治療可能具有雙重益處。有趣的是，作者觀察到兩種性別的EC細(xì)胞抑制或激活都會增強(qiáng)焦慮，這表明這種綜合行為狀態(tài)是內(nèi)臟失調(diào)的一種特別敏感的表征，突出了腸-腦軸在神經(jīng)胃腸病中的重要性。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05829-8

參考文獻(xiàn)

Bayrer, J.R., Castro, J., Venkataraman, A. et al. Gut enterochromaffin cells drive visceral pain and anxiety. Nature (2023).

編譯作者：Ayden（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）

標(biāo)簽：腦科學(xué)神經(jīng)科學(xué)