Ecco come l’intestino comunica al cervello

 

 

In uno studio sui topi, i ricercatori hanno identificato e caratterizzato cinque tipi di cellule nervose nel colon che inviano segnali al cervello.

 

 

La connessione intestino-cervello è una complicata cascata di segnalazione bidirezionale che è responsabile del corretto funzionamento del sistema digestivo e può causare problemi quando si interrompe.

Una parte fondamentale di quell’asse è il colon, che estrae acqua e sostanze nutritive dal cibo e trasporta i rifiuti fuori dal corpo.

Questo organo cruciale è implicato in una serie di condizioni gastrointestinali, tra cui costipazione, diarrea, dolore e infiammazione.

Ora, per la prima volta, i ricercatori della Harvard Medical School hanno definito cinque distinti sottotipi di neuroni sensoriali nel colon che trasportano segnali al cervello.

In un nuovo studio, condotto sui topi e pubblicato il 3 agosto su Cell, i ricercatori hanno scoperto che alcuni neuroni sono dedicati a percepire forze delicate, come le sostanze che si muovono attraverso il colon, mentre altri ne percepiscono di più intense, come il dolore.

I ricercatori dicono che, se confermati negli esseri umani, i loro risultati potrebbero aiutare gli scienziati a sviluppare terapie più efficaci per trattare le condizioni che si presentano quando questo sistema di rilevamento colon-cervello funziona male.

“I pazienti spesso si lamentano della sensazione e del dolore nel sistema gastrointestinale, ma non sappiamo molto sui neuroni sensoriali che innervano l’intestino e ci permettono di rispondere a stimoli diversi”, ha detto l’autore principale Rachel Wolfson, ricercatrice in neurobiologia presso HMS e borsista di gastroenterologia presso il Massachusetts General Hospital.

Dalla pelle al colon

David Ginty e gli scienziati del suo laboratorio hanno trascorso molti anni a studiare come i neuroni sensoriali nella pelle comunicano con il cervello per formare il nostro senso del tatto.

Hanno sviluppato precisi strumenti genetici che etichettano sottotipi di neuroni sensoriali e hanno usato questi strumenti per scoprire informazioni di base sulla struttura, l’organizzazione e la funzione dei neuroni sensibili alla pelle.

Tuttavia, anche se le conoscenze scientifiche sui neuroni tattili sono cresciute, pochissime ricerche si sono concentrate sulla comprensione dei neuroni in altre parti del corpo, incluso il sistema gastrointestinale.

“Abbiamo imparato molto sui neuroni che vanno alla pelle, ma le proprietà dei neuroni che proiettano ad altri organi come il colon sono rimaste poco conosciute”, ha detto Ginty, Edward R. e Anne G. Lefler Professor of Neurobiology presso il Blavatnik Institute di HMS e autore senior del nuovo articolo.

Per affrontare quest’area poco studiata, Ginty ha collaborato con Wolfson, un neurobiologo ed esperto clinico sul sistema gastrointestinale.

Wolfson ha preso modelli murini geneticamente etichettati sviluppati nel laboratorio di Ginty e li ha riproposti per studiare i neuroni nel colon.

Ha scoperto che cinque sottotipi di neuroni sensoriali nella pelle si trovano anche nel colon. Tuttavia, i neuroni del colon e del tatto avevano forme distinte e anche i sottotipi di neuroni del colon variavano l’uno dall’altro nella forma.

“Sappiamo che la forma è alla base della funzione, quindi il fatto che i neuroni del colon siano diversi l’uno dall’altro ci ha fatto pensare che abbiano funzioni diverse”, ha detto Wolfson.

Per studiare la funzione, Wolfson ha allungato il colon con un palloncino – imitando la distensione naturale – e ha registrato l’attività nei diversi tipi di neuroni.

Due tipi hanno risposto a forze delicate, simili al leggero allungamento che potrebbe verificarsi quando il cibo digerito o le feci si muovono attraverso il colon.

Altri due tipi hanno risposto a forze intense, come lo stretching più estremo. Quando Wolfson ha attivato artificialmente questi neuroni ad alta forza, i topi si sono comportati come se stessero soffrendo.

Quando ha rimosso il neurone con la soglia di forza più alta, la risposta al dolore è diminuita. L’innesco dell’infiammazione nei topi ha fatto sì che uno dei sottotipi di neuroni sensibili al dolore diventasse ancora più reattivo.

Lo studio fornisce una visione critica dei meccanismi neurobiologici di base della sensazione del colon.

“Per la prima volta, siamo stati in grado di capire l’anatomia, la fisiologia e le funzioni dei neuroni che innervano il colon”, ha detto Ginty.

Verso terapie per problemi gastrointestinali

A breve termine, i ricercatori vogliono capire perché i neuroni del colon sembrano diversi dalle loro controparti cutanee e come queste differenze di forma si traducono in differenze nel modo in cui si comportano.

“Questa scoperta è davvero provocatoria e fornisce tutta un’altra direzione per il lavoro sulla comprensione di come i neuroni convertono le forze meccaniche in segnali elettrici, che è la valuta del sistema nervoso”, ha detto Ginty.

A lungo termine, Wolfson prevede di studiare i neuroni in altre parti del tratto gastrointestinale. Vuole anche esplorare come i neuroni del colon rispondono ad altri stimoli come le tossine o la mancanza di flusso sanguigno, che possono causare dolore addominale.

I risultati dovrebbero prima essere confermati negli esseri umani, ma i ricercatori dicono che il loro lavoro potrebbe un giorno favorire lo sviluppo di terapie migliori per varie condizioni gastrointestinali.

“Conosciamo l’innervazione dell’intestino da 100 anni, ma i moderni strumenti di neuroscienza ci permettono di scavare e capire come funziona il tutto, e questo servirà come piattaforma per approcci terapeutici per il trattamento dei problemi del colon”, ha detto Ginty.

Colpire i neuroni a bassa forza potrebbe essere utile per il trattamento di condizioni legate alla motilità come costipazione e diarrea, mentre il targeting di neuroni ad alta forza potrebbe essere utile per il trattamento del dolore che ha origine nel colon.

Di particolare interesse è il sottotipo di neurone che è sensibile all’infiammazione, che è una fonte di dolore per i pazienti con malattia infiammatoria intestinale.

“Avere un modo per indirizzare questi neuroni per trattare il dolore di un paziente mentre stiamo tenendo sotto controllo l’infiammazione con farmaci anti-infiammatori è un enorme bisogno terapeutico”, ha detto Wolfson.