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A conexão intestino-cérebro é uma complicada cascata de sinalização bidirecional que é responsável por manter o sistema digestivo funcionando corretamente e pode causar problemas quando se decompõe. Uma parte fundamental desse eixo é o cólon, que extrai água e nutrientes dos alimentos e transporta os resíduos para fora do corpo. Este órgão crucial está implicado em uma variedade de condições gastrointestinais, incluindo constipação, diarreia, dor e inflamação.
Agora, pela primeira vez, pesquisadores da Harvard Medical School definiram cinco subtipos distintos de neurônios sensoriais no cólon que transportam sinais para o cérebro.
Em um novo estudo, conduzido em camundongos e publicado em 3 de agosto na Célulaos pesquisadores descobriram que alguns neurônios são dedicados a detectar forças suaves, como substâncias que se movem pelo cólon, enquanto outros sentem forças mais intensas, como a dor.
Os pesquisadores dizem que, se confirmadas em humanos, suas descobertas podem ajudar os cientistas a desenvolver terapias mais eficazes para tratar condições que surgem quando esse sistema de detecção do cólon-cérebro dá errado.
“Os pacientes geralmente reclamam de sensação e dor no sistema gastrointestinal, mas não sabemos muito sobre os neurônios sensoriais que inervam o intestino e nos permitem responder a diferentes estímulos”, disse a principal autora Rachel Wolfson, pesquisadora em neurobiologia. no HMS e gastroenterologista no Massachusetts General Hospital.
Da pele ao cólon
David Ginty e os cientistas de seu laboratório passaram muitos anos estudando como os neurônios sensoriais da pele se comunicam com o cérebro para formar nosso sentido do tato. Eles desenvolveram ferramentas genéticas precisas que rotulam subtipos de neurônios sensoriais e usaram essas ferramentas para descobrir informações básicas sobre a estrutura, organização e função dos neurônios sensíveis à pele.
No entanto, mesmo com o aumento do conhecimento científico sobre os neurônios do toque, muito pouca pesquisa se concentrou na compreensão dos neurônios em outras partes do corpo, incluindo o sistema gastrointestinal.
“Aprendemos muito sobre os neurônios que vão para a pele, mas as propriedades dos neurônios que se projetam para outros órgãos como o cólon permanecem pouco compreendidas”, disse Ginty, professor de neurobiologia de Edward R. e Anne G. Lefler. no Instituto Blavatnik da HMS e autor sênior do novo artigo.
Para lidar com essa área pouco estudada, Ginty se uniu a Wolfson, neurobiologista e especialista clínico no sistema gastrointestinal.
Wolfson pegou modelos de camundongos geneticamente rotulados desenvolvidos no laboratório de Ginty e os reaproveitou para estudar neurônios no cólon. Ela descobriu que cinco subtipos de neurônios sensoriais na pele também são encontrados no cólon. No entanto, os neurônios do cólon e do toque tinham formas distintas, e os subtipos de neurônios do cólon também variavam entre si na forma.
“Sabemos que a forma está por trás da função, então o fato de os neurônios do cólon parecerem diferentes uns dos outros nos fez pensar que eles têm funções diferentes”, disse Wolfson.
Para investigar a função, Wolfson esticou o cólon com um balão – imitando a distensão natural – e registrou a atividade nos diferentes tipos de neurônios.
Dois tipos responderam a forças suaves, semelhantes ao leve alongamento que pode acontecer quando o alimento digerido ou as fezes se movem pelo cólon. Dois outros tipos responderam a forças intensas, como alongamentos mais extremos. Quando Wolfson ativou artificialmente esses neurônios de alta força, os camundongos se comportaram como se estivessem com dor. Quando ela removeu o neurônio com o limiar de força mais alto, a resposta à dor diminuiu. O desencadeamento da inflamação nos camundongos fez com que um dos subtipos de neurônios sensíveis à dor se tornasse ainda mais reativo.
Curiosamente, esses papéis mapeados para os papéis dos neurônios na pele, sugerindo que a função pode ser conservada nos sistemas de órgãos.
O estudo fornece informações críticas sobre os mecanismos neurobiológicos básicos da sensação do cólon.
“Pela primeira vez, conseguimos descobrir a anatomia, fisiologia e funções dos neurônios que inervam o cólon”, disse Ginty.
Rumo a terapias para problemas gastrointestinais
A curto prazo, os pesquisadores querem entender por que os neurônios do cólon parecem diferentes de suas contrapartes da pele e como essas diferenças na forma se traduzem em diferenças na maneira como eles se comportam.
“Esta descoberta é realmente provocativa e fornece uma direção totalmente diferente para o trabalho em torno da compreensão de como os neurônios convertem forças mecânicas em sinais elétricos, que é a moeda do sistema nervoso”, disse Ginty.
A longo prazo, Wolfson planeja estudar os neurônios em outras partes do trato gastrointestinal. Ela também quer explorar como os neurônios do cólon respondem a outros estímulos, como toxinas ou falta de fluxo sanguíneo, que podem causar dor abdominal.
Embora os resultados tenham que ser confirmados primeiro em humanos, os pesquisadores dizem que seu trabalho pode um dia informar o desenvolvimento de melhores terapias para várias condições gastrointestinais.
“Conhecemos a inervação do intestino há 100 anos, mas as ferramentas modernas de neurociência nos permitem aprofundar e entender como tudo funciona, e isso servirá como uma plataforma para abordagens terapêuticas no tratamento de problemas do cólon”, disse Ginty. .
O direcionamento de neurônios de baixa força pode ser útil para o tratamento de condições relacionadas à motilidade, como constipação e diarreia, enquanto o direcionamento de neurônios de alta força pode ser útil para o tratamento da dor que se origina no cólon. De particular interesse é o subtipo de neurônio que é sensível à inflamação, que é uma fonte de dor para pacientes com doença inflamatória intestinal.
“Ter uma maneira de direcionar esses neurônios para tratar a dor de um paciente enquanto controlamos a inflamação com medicamentos anti-inflamatórios é uma enorme necessidade terapêutica”, disse Wolfson.
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