Istraživači Vu Tsai Instituta za neuronauke otkrili su ranije nepoznat obrazac crevnih kontrakcija u razvoju mišjih embriona. Nova otkrića bacaju svetlo na najraniji razvoj nervnog sistema koji kontroliše naš digestivni trakt i mogla bi imati implikacije za razumevanje i lečenje gastrointestinalnih (GI) poremećaja kod prevremeno rođene dece.
Tim je objavio svoje rezultate 8. avgusta 2024. u časopisu Neurogastroenterology and Motility.
Enterični nervni sistem (ENS), koji se ponekad naziva i „drugi mozak“, je složena mreža neurona ugrađenih u zidove GI trakta. Ovaj sistem autonomno kontroliše različite funkcije varenja, uključujući ritmičke kontrakcije koje pokreću hranu duž creva.
Pravilan razvoj ENS-a je kritičan za zdravo varenje, a njegova disfunkcija može dovesti do teških stanja kao što je Hirschsprungova bolest, po život opasan oblik ekstremne opstipacije kod novorođenčadi uzrokovan nedostatkom neuralne inervacije u delovima creva.
Uprkos njegovoj važnosti, rani razvoj ENS-a i njegova uloga u pokretanju obrazaca GI motiliteta ostali su slabo shvaćeni. Julia Kaltschmidt, stipendista Instituta za neuronauke Vu Tsai i vanredni profesor neurohirurgije, imala je za cilj da premosti ovaj jaz u znanju istraživanjem spontane neuronske aktivnosti u crevima u razvoju.
„Naša laboratorija je bila u stanju da vizuelno uoči novi oblik pokretljivosti u crevima embrionalnog miša. Međutim, da bismo dokazali da je to zaista poseban oblik pokretljivosti koji je nestao kada su neuroni utišani, morali smo da kompjuterski okarakterišemo ovaj obrazac pokretljivosti“, rekla je Lori Dershovitz, koja je vodila studiju kao MD / Ph.D. kandidat u laboratoriji Kaltschmidt.
Da bi postigli ovaj rezultat, Dershovitz i kolege su uspostavili saradnju sa naučnikom Vu Tsai Neuro fakulteta Tod Colemanom, vanrednim profesorom bioinženjeringa. „Laboratorija Coleman je stručnjaci za kompjutersku procenu pokretljivosti GI kod ljudi, tako da smo zajedno radili na razvoju nove analize kod miša.
„Posebno sam uzbuđen zbog ovog rada jer je to jedna od naših prvih publikacija sa komšijom u Vu Tsai Neuro“, rekao je Kalčmit. „Institut je veoma saradnička transdisciplinarna sredina, i mislim da ova publikacija, koja obuhvata neurohirurgiju i bioinženjering, lepo prikazuje važnost takve saradnje sa više grupa.“
Koristeći napredne ek vivo testove pokretljivosti GI i sofisticirane računarske analize, istraživači su identifikovali novi obrazac kontrakcija vođenih aktivnošću ENS-a, koji su nazvali „grupisani talasi“.
Ove kontrakcije su se mogle primetiti već 16. dana embriona kod miševa i predstavljaju najraniji poznati slučaj ENS koji pokreće GI pokretljivost. Za razliku od zrelih obrazaca motiliteta, grupisani talasi se sastoje od dinamičkih klastera kontrakcija koje se istovremeno javljaju duž dužine tankog creva, praćene periodima mirovanja.
Tim je pokazao da su ovi skupljeni talasi vođeni spontanom aktivnošću u enteričnim neuronima i da zavise od neurotransmitera acetilholina. Kada su farmakološki blokirali neuronsku signalizaciju, talasi su nestali.
„Ovi talasi zavise od aktivnosti ENS-a, ali oni prethode svim propulzivnim oblicima GI motiliteta“, rekao je Dershovitz, sada postdoktorski naučnik u Opštoj bolnici u Masačusetsu. „Za nas ovo sugeriše da su grupisane talase preteča zrelih oblika pokretljivosti.“
Studija naglašava kritični period u razvoju ENS-a gde spontana neuronska aktivnost igra ključnu ulogu u uspostavljanju GI motiliteta. Otkriće grupisanih talasa ima značajne implikacije za pedijatrijsku zdravstvenu zaštitu, posebno za nedonoščad koja često pokazuju nezrelu GI pokretljivost.
„Razumevanje razvoja GI motiliteta je klinički značajno, jer je nezrela GI pokretljivost glavni izvor smrtnosti za nedonoščad“, objasnio je Kaltschmidt. „Lekovi za promotivnost koji se koriste kod odraslih nisu uspeli da poboljšaju pokretljivost GI kod nedonoščadi.“
Nalazi kod miševa će verovatno imati direktan značaj za ljudsku fiziologiju, tvrde autori.
„Bilo je uzbudljivo shvatiti da obrazac motiliteta koji karakterišemo podseća na obrazac koji smo prethodno primetili kod ljudi“, rekao je Dershovitz. „U to vreme nismo razumeli šta smo posmatrali, ali sada možemo pokazati da su razvoj pokretljivosti miša i čoveka GI veoma slični.“
Razumevanje ovih ranih obrazaca pokretljivosti moglo bi dovesti do novih terapijskih strategija za poboljšanje funkcije GI kod nedonoščadi, kažu istraživači, potencijalno poboljšavajući njihov opstanak i kvalitet života.
Iako ova studija pruža vredan uvid u rani razvoj ENS-a, potrebna su dalja istraživanja kako bi se istražio funkcionalni značaj grupisanih talasa i njihov potencijal kao terapeutske mete.
„Uzbuđeni smo da testiramo da li lekovi koji su bezbedni za upotrebu kod novorođenčadi mogu ubrzati razvoj GI motiliteta“, rekao je Dershovitz.
