You are currently viewing A “bélagy” kutatása

A “bélagy” kutatása

Az idegrendszerünk tápcsatornát beidegző részét újabban „bélagynak” is nevezik. Ez azért van így, mert az utóbbi időben egyre több eredmény utal arra, hogy a tápcsatorna ideghálózata fontos központi idegrendszeri hatásokkal is rendelkezik. A „bélagy” vagy pontosabban az enterikus idegrendszer viszont még sok titkot rejt, ezért fontosak az olyan kutatások, melyek megkönnyítik a további vizsgálódást. Ezúttal egy svéd kutatócsoport járult hozzá az enterikus idegrendszer alaposabb megismeréséhez. A kutatók karakterizálták az egér enterikus idegrendszerének sejttípusait és ezek fejlődését, ezzel rengeteg jövőbeli vizsgálatnak adva kiindulási alapot.

Az enterikus idegrendszer felépítése és feladatai

Az idegrendszer strukturális szempontból két fő részre osztható, a központi és a környéki idegrendszerre. Ez utóbbi részét képezi az enterikus idegrendszer. Funkcionális szempontból az autonóm idegrendszerhez sorolható, mivel akarattól függetlenül működik. A nyelőcső, a gyomor, a belek, de még a hasnyálmirigy és az epehólyag falában is megtalálhatók a hozzá tartozó neuronok. Az enterikus idegrendszert két fő részre osztják. Az egyik Auerbach szövedéke (myentericus plexus), mely a tápcsatorna körkörös és hosszanti izomrétegei között helyezkedik el. Az ebben lévő idegsejtek főleg az izmok mozgatásában jutnak szerephez. A másik rész Meissner szövedéke, amely a belek belső borítását adó nyálkahártya alatti rétegben helyezkedik el. Az ebben lévő idegsejtek főleg az érzékelésben és a tápcsatorna mirigyeinek szabályozásában játszanak szerepet.

A tápcsatorna rétegei (Forrás: jyi.org).

Az enterikus idegrendszer funkciója sokrétű. Egyrészt az emésztéssel kapcsolatos folyamatokat vezényli, így például az emésztőenzimek elválasztását szabályozza, illetve a bélmozgásokat hozza létre. Ezek mellett a védekező reflexeket (hányás, hasmenés) is az enterikus idegrendszer hozza létre, melyek eltávolítják a tápcsatornából a veszélyes anyagokat. Az enterikus idegrendszer jelentőségét talán a Hirschprung-kór illusztrálja a leghatásosabban. Erre a betegségre jellemző, hogy a fejlődés során az enterikus idegrendszer nem alakul ki megfelelően, a tápcsatorna bizonyos szakaszain egyáltalán nincs jelen, de legalábbis működésképtelen. A leggyakoribb tünetei a székrekedés, hányás, hasmenés, hasi fájdalom és kezelés nélkül halálhoz vezet.

Az enterikus idegrendszerről újabban az is kiderült, hogy fontos kapcsolata van az agyvelővel. A bélben lévő mikróbák által termelt vegyületek kihatnak az enterikus idegrendszerre és végső soron az agyműködésre is. Ezeknek a folyamatoknak szerepe lehet a szorongásos zavarok, az autizmus spektrum zavar, de akár a Parkinson-kór kialakulásában is, néhány új eredmény szerint.

Az enterikus idegrendszer vizsgálata

Az enterikus idegrendszer tehát fontos szerepet játszik a tápcsatorna működésében, ráadásul orvosi szempontból is jelentős. A Hirschprung-kóron kívül még számos zavar érinti közvetlenül a működését, melyeket összefoglaló néven enterikus neuropátiáknak neveznek. Ezeket a betegségeket jelenleg nem lehet hatékonyan kezelni, az egyetlen valódi megoldás talán az enterikus idegrendszer helyreállítása lehetne. Ehhez azonban ismerni kellene az enterikus idegrendszer sejtjeinek sokféleségét, fejlődését. A tápcsatorna idegsejtjeinek alaposabb megismerésével azonosíthatók lehetnek olyan gének, amelyek segítségével a legmodernebb géntechnológiai eljárásokkal is lehetne vizsgálni ezeket. Az enterikus idegrendszer fejlődésének feltárása lehetővé tehetné a sejtek mesterséges létrehozását, ami alapot adhatna az enterikus idegrendszer működésképtelen részeinek helyettesítésére.

Hogyan férhetünk hozzá a tápcsatorna idegsejtjeihez?

Egy svéd kutatócsoport egerek enterikus idegrendszerének, pontosabban Auerbach szövedékének, neuronjait vizsgálta. A kutatók már korábban is végeztek hasonló kísérletet. Ekkor egy olyan egértörzset (Wnt1-Cre) használtak, melyben a dúcléc sejtjei jelölődnek egy fluoreszcens fehérjével. A dúcléc az idegrendszer korai fejlődése során kialakuló struktúra, amelynek sejtjei a fejlődés későbbi szakaszaiban elvándorolnak a rendeltetési helyeikre. A dúcléc sejtjeiből fejlődik ki az enterikus idegrendszer is. A vizsgálat során az állatok beleiből igyekeztek a lehető legpontosabban kiműteni a két izomréteg közül Auerbach szövedékét. Az így kapott sejteket áramlási citometriával választották el, azokra a sejtekre szűrtek, melyek tartalmazták a fluoreszcens fehérjét. Ezzel a módszerrel azonban csak a kiválogatott sejtek tizede volt valóban idegsejt, a többi gliasejt volt. Ennek az az oka, hogy az enterikus idegrendszerben lévő gliasejtek is a dúcléc sejtjeiből alakulnak ki.

A kutatók kiműtötték Auerbach szövedékét az egerek beleiből, majd áramlási citometriával választották el a fluoreszcensen jelölt sejteket (Forrás: Morarach et al., 2020 – Nature Neuroscience).

A kutatók ezúttal egy másik egértörzset használtak, melyet 2015-ben fejlesztett ki egy kínai kutatócsoport. Ebben az egértörzsben (Baf53b-Cre) elvileg csak a neuronális őssejtek jelölődnek fluoreszcens fehérjével, így a fent leírt módszer megismétlésével jóval nagyobb arányban nyertek neuronokat a kutatók (a szelektált sejtek több mint 90%-a enterikus neuron volt). Az új módszerrel tehát sokkal jobban sikerült az előszűrés, ami a további vizsgálatokat is hatékonyabbá tette.

A korábban használt egértörzsből (Wnt1-Cre) kinyert sejteknek csak a tizede volt idegsejt, a mostani vizsgálatokban használt törzsnél (Baf53b-Cre) azonban a sejtek 90%-a neuron volt (Forrás: Morarach et al., 2020 – Nature Neuroscience).

A tápcsatorna idegsejtjei 12 csoportot alkotnak

A kutatók ezután az idegsejtekben lévő mRNS-eket azonosították sejtenként. Megállapították, hogy a génkifejeződés alapján 12 csoportra oszthatók az Auerbach szövedék idegsejtjei. A korábbi adatok alapján azt is sikerült meghatározni, hogy ezek a génkifejeződési profilok milyen sejttípusokat takarnak: mozgató idegsejt, interneuron, vagy elsődleges afferens, vagyis olyan idegsejt, amely a szövedéken kívülről kap bejövő információt.

A sejtek egyedi génexpressziós mintázatainak feltárásával ezek a sejtcsoportok hozzáférhetők lesznek géntechnológiai manipulációk számára is. Ez a megközelítés központi fontosságú a modern neurobiológiában, hiszen lehetővé teszi az egyes sejttípusok funkciójának feltárását, ami nyilvánvalóan szükséges a teljes hálózat megértéséhez (bár valószínűleg nem elégséges hozzá).

Az enterikus idegrendszer fejlődése merőben más, mint a központi idegrendszeré

A kutatók ezután az enterikus idegrendszer fejlődése felé fordították a figyelmüket. Az enterikus idegrendszer fejlődése nagyban eltér a központi idegrendszerétől. A központi idegrendszerben az őssejtek jól meghatározott helyeket foglalnak el. Az enterikus idegrendszer azonban a dúclécből fejlődik, melynek sejtjei a fejlődés korai szakaszában megkezdik vándorlásukat a rendeltetési helyük felé. Az enterikus idegrendszer őssejtjei a tápcsatorna mentén vándorolnak a feji régiótól egészen az embrió farki végéig, tehát a sejteknek nincsen állandó helye. Ez azért érdekes, mert a központi idegrendszer fejlődésénél alapvető jelentőségű a jelzőmolekulák viszonylagos állandósága, ez azonban nehezen képzelhető el az enterikus idegrendszer folyamatosan vándorló őssejtjei esetében.

A kutatók a kísérletek során ugyanannak az egértörzsnek az embrióit használták. A vizsgálatokhoz 15 és 18 napos embriókból nyerték ki az enterális neurális őssejteket. A kutatók a génexpressziós mintázatok elemzése alapján arra jutottak, hogy az őssejtek csoportjai nem válnak el olyan élesen egymástól az enterikus idegrendszer fejlődése során, mint a központi idegrendszer esetében. Az őssejtek eleinte két fő csoportra, ágra különülnek, melyek a további osztódásaik során hozzák létre, fokozatosan az idegsejtek 12 csoportját. Tehát miután egy őssejt elköteleződik az egyik irány mellett, az osztódásai során létrehozza egy bizonyos csoport sejtjeit, melyek egy része továbbalakul egy másik csoport sejtjeivé és így tovább.

Az enterikus idegrendszer fejlődése során a neurális őssejtek két fő irányba kezdik meg az átalakulást, differenciációt, mely során fokozatosan alakulnak ki a különböző sejttípusok (Forrás: Ganz, 2020 – Nature Neuroscience).

Ez az eredmény megnyitja a lehetőséget, hogy későbbi vizsgálatok kiderítsék, milyen faktorok játszanak szerepet az enterikus idegrendszer fejlődésében. Az eredmények összességében alapot adnak egy sor további vizsgálatnak, melyek segítségével alaposabban megérthetjük a „bélagy” működését és fejlődését is. Ezek az ismeretek segíthetnek feltárni a Hirschsprung kór és az enterikus neuropátiák genetikai alapjait, és idővel remélhetőleg az enterikus idegrendszer helyreállítását célzó terápiákat is lehetségessé teszik.

Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2021/06. számában jelent meg.

Forrás:

https://www.nature.com/articles/s41593-020-00769-2

https://www.nature.com/articles/s41593-020-00736-x

Vélemény, hozzászólás?