Science：揭開「第二大腦」結構的神秘面紗

腸道壁柱狀神經細胞

科學家在對嵌入到腸道中並控制腸道功能的神經細胞組織的理解上取得了重要的進步，該發現能夠使人們更加了解常見胃腸道疾病的起源，包括腸易激綜合症和慢性便秘。

腸道神經系統因其大量的神經元和複雜的連接性常常被人們稱為第二大腦，它在維持腸道健康方面扮演著至關重要的角色。因此，理解這些神經元的組織方式能夠幫助科學家們找到常見胃腸道疾病的治療方法。

弗朗西斯·克里克研究所的學術帶頭人Vassilis Pachnis說：「腸道壁中含有很多種類的神經細胞，它們隨機地分布。雖然看上去很混亂，但是腸道的神經網路卻負責一些組織良好、模式固定的胃腸道功能，比如分泌胃酸、腸道運動、與免疫細胞和細菌通信，向大腦中繼傳遞信息。我們想要弄清楚，這種龐大且混雜的系統是如何運作的。」

在發育過程中，一種獨特的動態細胞種群（祖細胞）會分裂，形成自己的副本，它們之後會產生很多其他種類的細胞。通過基因工具，研究團隊使用獨特的顏色為腸道神經系統的祖細胞進行標記，並在小鼠發育至成年的過程中對祖細胞的後代進行追蹤。通過檢測單個祖細胞生成的細胞種類，研究團隊弄清楚了祖細胞的特性。

他們發現，一些祖細胞只形成神經細胞，還有的只形成名為神經膠質的支持細胞，還有的會生成這兩種細胞。來自相同祖細胞的神經元和神經膠質彼此保持著緊密的聯繫，形成相對穩定的細胞群。來自不同但是相鄰祖細胞的細胞群會像維恩圖那樣重疊，可以被看作是腸道的表面。有趣的是，這種緊密的關係由單一祖細胞的後代維持，它們穿過腸道壁的所有層，因此形成重疊的細胞柱。

該研究的第一作者Reena Lasrado說：「我們發現了一系列控制『第二大腦』組織原理的規則，不僅僅是通過單一的腸道層，而是通過腸道壁的三維空間。」

圖像來源：Science

研究團隊還研究了腸道神經系統這種複雜的結構是否對於腸道中神經細胞的活動也有影響。

Vassilis說：「通過對腸道神經系統進行精確的電刺激，我們發現，相同祖細胞生成的神經細胞會同步地進行反應。這表明，哺乳動物腸道神經系統細胞之間的發展關係是腸道功能神經調節的基礎。既然我們已經更好地理解了腸道神經系統的建立和工作方式，我們就能夠開始探索，當該系統出現錯誤時（在胚胎髮育或者生命早期的關鍵階段）會發生什麼事情。也許用於建立腸道神經網路的藍圖中的錯誤是常見胃腸道疾病的基礎。」

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