Artigos e Variedades
Saúde - Educação - Cultura - Mundo - Tecnologia - Vida
Cientistas investigam como nosso 'segundo cérebro' pode influenciar distúrbios intestinais

Cientistas investigam como nosso 'segundo cérebro' pode influenciar distúrbios intestinais

As células gliais modulam a comunicação entre os neurônios no cérebro e desempenham um papel ativo em circuitos cerebrais específicos.

  • Essas células desempenham um papel semelhante no sistema nervoso entérico, que regula como o alimento viaja pelo intestino.
  • Até agora, os cientistas não sabiam se essas células gliais pertenciam a circuitos específicos no sistema nervoso entérico do intestino ou se desempenhavam um papel mais geral.
  • Um novo estudo relata que as células gliais pertencem a circuitos específicos, interagindo com neurônios específicos para produzir um resultado funcional definido.
  • Os resultados podem levar ao desenvolvimento de tratamentos para doenças que afetam o intestino, como a síndrome do intestino irritável (SII) e a doença inflamatória intestinal (DII).
Micrografia de luz de tecido cerebral humano mostrando neurônios e células gliais. Dr_Microbe / Getty Images

O sistema nervoso consiste em dois tipos de células primárias: neurônios e glia. Os neurônios transmitem mensagens usando sinais elétricos ou químicos. Historicamente, cientistas considerados as células gliais desempenham apenas um papel de suporte e proteção.

No entanto, evidências recentes sugerem que as células gliais podem se comunicar diretamente com os neurônios e podem influenciar ativamente ou modular a transmissão de sinais entre os neurônios.

Estudos têm demonstrado que as células gliais desempenham um papel específico nos circuitos cerebrais, interagindo com certos tipos de neurônios para modular a transmissão de informações específicas.

O Dr. Brian Gulbransen , principal autor do estudo recente e professor da Michigan State University em East Lansing, explica o papel das células gliais usando a analogia das notas produzidas por uma guitarra elétrica.

Ele diz: “[G] lia não carrega as notas tocadas em uma guitarra elétrica; eles são os pedais e amplificadores que modulam o tom e o volume dessas notas. ”

O sistema digestivo tem seu próprio sistema nervoso local conhecido comoSistema nervoso entérico. O sistema nervoso entérico contém pelo menostantos neurônios como a medula espinhal , razão pela qual os cientistas às vezes a chamam de "segundo cérebro".

Notavelmente, o sistema nervoso entérico ainda pode controlar a motilidade intestinal, mesmo quando as conexões nervosas com o cérebro e a medula espinhal são cortadas.

Os cientistas sabem que as células gliais do sistema nervoso entérico se comunicam ativamente com os neurônios e afetam a função intestinal.

No entanto, eles não sabiam se as células gliais entéricas faziam parte de uma rede específica. Em outras palavras, eles não sabiam se as células da glia no sistema nervoso entérico se comunicavam exclusivamente com neurônios específicos para modular a resposta a estímulos específicos ou gerar saídas específicas.

Um novo estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences mostra que as células da glia no sistema nervoso entérico realmente pertencem a redes específicas.

Descrevendo os resultados do estudo, o Dr. Gulbransen disse: “A principal descoberta deste estudo é que existem subconjuntos distintos de glia entérica que 'ouvem' vias neurais específicas e que esses subconjuntos de glia desempenham papéis especializados em modificá-los, e os arredores caminhos. ”

Ele explicou que isso é interessante “porque destaca um novo mecanismo pelo qual os circuitos neurais do intestino são 'sintonizados' pela glia entérica. [...] Esta descoberta destaca uma nova camada de complexidade em como os neurocircuitos entéricos funcionam, e isso é importante para entender como a motilidade intestinal é controlada ”.

Compreender a motilidade intestinal é importante, porque as mudanças na motilidade desempenham um papel em uma série de condições, incluindo o distúrbio do refluxo gastroesofágico ,IBD, e SII.

Peristaltismo e sistema nervoso entérico

Os alimentos são impelidos através do sistema digestivo por um processo chamado peristaltismo , que envolve contrações rítmicas involuntárias da parede muscular lisa do trato digestivo.

Durante o peristaltismo, o segmento intestinal diretamente acima do pedaço de comida engolida se contrai. Ao mesmo tempo, os músculos do segmento abaixo da comida relaxam. Isso força o alimento através do trato digestivo.

O peristaltismo é controlado por três vias do sistema nervoso entérico: as vias ascendente, descendente e circunferencial.

À medida que o alimento passa, os músculos circulares do intestino se alongam, o que ativa essas vias. A via ascendente causa a contração do segmento acima do alimento, e a via descendente causa relaxamento do segmento intestinal abaixo do alimento.

A via ascendente consiste em neurônios excitatórios que liberam principalmente o neurotransmissor acetilcolina . Os neurônios na via descendente geralmente liberam óxido nítrico ou purinas para se comunicarem com outros neurônios.

A via circunferencial consiste em neurônios que circundam a parede do trato digestivo e retransmitem as mudanças na parede do músculo liso para os neurônios nas vias ascendente e descendente.

Resposta seletiva

No estudo recente, os pesquisadores usaram tecido dissecado do trato gastrointestinal (GI) de ratos machos e fêmeas para entender como as células do sistema nervoso entérico funcionam juntas em uma rede.

Os pesquisadores primeiro determinaram se algumas células gliais responderam seletivamente à ativação das três principais vias do sistema nervoso entérico.

Eles estimularam individualmente as vias ascendente, descendente e circunferencial e mediram a ativação da glia em resposta à estimulação de cada via.

Os pesquisadores descobriram que a maioria das glias respondeu à ativação de todas as três vias. Significativamente, mais de 10% das glias responderam seletivamente à estimulação apenas da via ascendente (13%) ou descendente (12%).

Esses resultados mostram que as subpopulações de células gliais pertencem exclusivamente à via ascendente ou descendente.

Os autores do estudo observaram resultados semelhantes com a resposta dos neurônios à estimulação das vias ascendente e descendente.

Curiosamente, eles também descobriram que a magnitude das respostas das células gliais nas vias ascendentes e descendentes de camundongos fêmeas era maior do que em camundongos machos.

Resposta das células gliais aos neurotransmissores

As purinas são um dos neurotransmissores que os neurônios usam na via descendente para se comunicarem entre si. Em contraste, a acetilcolina é liberada principalmente pelos neurônios para se comunicar com outros neurônios na via ascendente excitatória.

Para investigar se esses neurotransmissores produzem uma resposta específica nas células gliais, os pesquisadores usaram inibidores para acetilcolina e receptores de purina. Esses inibidores bloquearam seletivamente a ação dos neurotransmissores na glia, mas não afetaram a sinalização entre os neurônios.

Os pesquisadores descobriram que a estimulação da via descendente ou ascendente na presença de qualquer um dos inibidores do neurotransmissor ativou uma população distinta de neurônios e glia, em comparação com o grupo de controle não tratado.

Por exemplo, o bloqueador do receptor de purina glial aumentou a proporção de neurônios ativados apenas na estimulação da via descendente, enquanto reduzia a proporção de neurônios ativados por ambas as vias.

Da mesma forma, o bloqueador do receptor de acetilcolina aumentou a proporção de células gliais que foram ativadas após a estimulação das vias ascendente e descendente.

O bloqueio da ação desses neurotransmissores nas células gliais também influenciou a atividade em cada via. O bloqueador do receptor de purina reduziu a ativação da via ascendente, mas não da via descendente. Em contraste, o bloqueador do receptor de acetilcolina aumentou a resposta neuronal na via descendente, mas não na via ascendente.

Esses experimentos mostram que as células gliais respondem a purinas e acetilcolina liberadas pelos neurônios, resultando em uma mudança na população de neurônios e glias associadas a cada via, posteriormente modulando a atividade de cada via.

Efeitos das células gliais nos neurônios

Os autores do estudo, então, investigaram o papel das células gliais na regulação de vias motoras específicas usando quimiogenética .

A quimiogenética é uma técnica que permite a ativação ou inibição seletiva de um subconjunto específico de células, como as células gliais, usando uma proteína projetada sintetizada em laboratório.

Os pesquisadores usaram essa abordagem para ativar seletivamente as células da glia. A ativação inibiu as vias ascendente e descendente, mostrando que as células gliais podem influenciar os neurônios a jusante.

Além disso, a estimulação das células gliais reduziu a resposta dos neurônios tanto na via descendente quanto na ascendente em camundongos fêmeas e apenas na via descendente em camundongos machos.

Os resultados do experimento anterior usando os bloqueadores do receptor glial sozinhos e o uso desses bloqueadores em combinação com a abordagem quimiogenética ajudaram os pesquisadores a elucidar como os neurotransmissores ativaram as células gliais para modular a resposta dos neurônios nas vias ascendente e descendente.

Esses experimentos mostraram que a ativação das células gliais pela acetilcolina desempenhou um papel importante na inibição da via descendente. No entanto, as células gliais ativadas pela acetilcolina também pareciam inibir a via ascendente até certo ponto.

Além disso, a ativação de células gliais induzida por neurotransmissores de purina estimulou a via excitatória ascendente.

Em suma, os resultados desses experimentos mostraram que a liberação de purinas e acetilcolina ativa as células gliais para resultar no recrutamento de neurônios para a via ascendente ou descendente, levando a mudanças específicas na motilidade intestinal.

O Dr. Keith Sharkey , professor da Universidade de Calgary, no Canadá, explicou ao Medical News Today como esses resultados mostram que "as redes neurais do sistema nervoso entérico que controlam todas as funções intestinais são reguladas de forma muito precisa de uma forma direcional e específica do sexo forma pelas células gliais entéricas. ”

Dr. Sharkey não estava envolvido no estudo.

Implicações

O MNT conversou com o Dr. Nick Spencer , professor da Flinders University, na Austrália, que não esteve envolvido no estudo.

Ele disse que o estudo mostra que “as células gliais entéricas realmente interagem com certos tipos de neurônios entéricos de uma maneira altamente específica e específica da rede. Até agora, permanecia um mistério se a glia entérica se comunicava em qualquer padrão ordenado com as vias neurais entéricas inibitórias e excitatórias ascendentes conhecidas altamente polarizadas na parede intestinal. ”

“Essas descobertas abrem o caminho para um novo nível de investigação científica na neurobiologia das células gliais no trato [GI].”

- Dr. Nick Spencer

O Dr. Sharkey observou que os resultados do estudo “permitem uma compreensão completamente nova da dismotilidade intestinal, que são distúrbios comuns e altamente debilitantes da função intestinal, como [IBS], a serem reformulados como doenças de conexões de rede neural - isto é , condições em que [perturbações] em nível de rede conduzem a doenças e os sintomas experimentados pelos pacientes. ”

“Essas descobertas permitirão, portanto, o desenvolvimento de melhores diagnósticos e tratamentos, bem como novas terapias, etc. Este trabalho permitirá abordagens mais personalizadas para o tratamento também - em oposição ao modelo único que é comum em grande parte da medicina. ”

“Além disso, ao mostrar que o controle glial é específico para o sexo, esses autores nos ajudam a entender por que tantas doenças [GI] ocorrem de maneira específica para o sexo. E além dessas implicações mais práticas, o trabalho também tem muitas implicações biológicas e fisiológicas para a compreensão dos mecanismos de controle neural ”, continuou o Dr. Sharkey.

Descrevendo as direções de pesquisas futuras, o Dr. Gulbransen observou: “Temos estudos em andamento que abordam como a glia e os neurocircuitos motores entéricos são afetados após a inflamação. Isso é importante, uma vez que acredita-se que a neuroplasticidade após a inflamação aguda produza dismotilidade [GI] em doenças comuns, como [IBS] e [IBD]. ”

“A esperança é que, ao compreender como o controle glial sobre os neurocircuitos motores é alterado durante a inflamação, possamos identificar as maneiras pelas quais esse mecanismo pode ser aproveitado para melhorar a motilidade intestinal.”

Escrito por Deep Shukla - Fato verificado por Rita Ponce, Ph.D.-MedcalNewsToday

Comente essa publicação