Sensación intestinal
Intestino de ratónWIKIMEDIA, KELVINH88El intestino le dice al cerebro sobre el contenido del intestino. Pero los conocimientos sobre la mecánica molecular de esta conversación intestino-cerebro se han estancado por limitaciones técnicas. Ahora, los exámenes de un tipo clave de célula sensorial intestinal dentro de organoides intestinales de ratón y secciones de tejido han revelado qué señales moleculares activan estas llamadas células enterocromafines y cómo las células transmiten los compuestos’ presencia al sistema nervioso central. Los hallazgos se informan hoy (22 de junio) en Cell.
“Realmente es un trabajo estelar” dice el anatomista y neurocientífico John Cryan del University College Cork en Irlanda, que no participó en el trabajo. «Es hacer una gran pregunta y usar herramientas de última generación [para encontrar respuestas]». . . Es un tour de force.”
La gran pregunta a la que se refiere Cryan es, ¿cuál es la función de las células enterocromafines? “Hemos sabido que estas células son realmente…
Las células enterocromafines son un tipo de célula endocrina epitelial intestinal. Son muy raros y constituyen menos del uno por ciento del epitelio intestinal y, sin embargo, son responsables de la producción del 90 por ciento de la serotonina del cuerpo. Se ha propuesto que estas células actúan como sensores químicos, detectando moléculas en la luz intestinal y, en respuesta, secretando serotonina para desencadenar la motilidad, la contractilidad y el dolor intestinales controlados por las neuronas. Pero qué podrían ser esas moléculas luminales y cómo la serotonina ejerce sus efectos sobre las neuronas era un misterio.
La pregunta es, ¿la serotonina simplemente se derrama e interactúa con las neuronas a distancia, lo que casi con seguridad sucede, o también está ahí? una conexión más punto a punto entre las neuronas y las células enterocromafines, dice el neurocientífico David Julius de la Universidad de California en San Francisco, quien dirigió la investigación. Hay un precedente para tales conexiones sinápticas, dice, y explica que recientemente se ha informado que un conjunto relacionado de células epiteliales intestinales, llamadas células enteroendocrinas, establece contactos neuronales directos.
Debido a la escasez de células enterocromafines, son muy difíciles para jugar en vivo, dice Cryan. Por lo tanto, Julius y sus colegas emplearon un enfoque de organoides in vitro desarrollado recientemente para recapitular la complejidad del tejido intestinal en la accesibilidad de un plato.
En organoides intestinales derivados de ratones, el equipo examinó la electrofisiología de enterocromafines, la expresión de proteínas, secreción de serotonina, y más. Descubrieron que estas células expresan canales iónicos dependientes de voltaje y son eléctricamente excitables, un sello distintivo de las células sensoriales.
Luego, a partir de una selección de 30 posibles compuestos del lumen intestinal, encontraron varios que podrían desencadenar la excitación enterocromafín. Estos eran isotiocianato de alilo (el irritante que se encuentra en el wasabi y otras mostazas), isovalerato (un ácido graso producido por microbios intestinales) y las catecolaminas dopamina, epinefrina y norepinefrina.
El equipo demostró que Las células enterocromafines expresaron receptores relevantes para estos compuestos y la activación de las células inducida por compuestos provocó la liberación de serotonina.
A continuación, utilizando muestras de tejido intestinal de ratones con células enterocromafines marcadas con fluorescencia, el equipo examinó estas células Relaciones con las neuronas. Los investigadores encontraron que las neuronas inervadas que expresan receptores de serotonina frecuentemente parecían hacer contacto con las células enterocromafines y que las células enterocromafines expresaban proteínas presinápticas, mientras que las neuronas adyacentes expresaban proteínas postsinápticas. Todos estos resultados apuntaban a que estas células hablaban directamente entre sí. Además, la estimulación del epitelio intestinal con noradrenalina o isovalerato desencadenó la actividad de estas células inervadoras.
El hallazgo de que las células enterocromafines forman sinapsis con las neuronas indica que existe un vínculo directo con el cerebro, afirma el gastroenterólogo Rodger Liddle de Duke Universidad que encontró el vínculo anterior entre las células enteroendocrinas y las neuronas, pero que no participó en este trabajo.
Tal vínculo permitiría la transmisión en milisegundos en lugar de minutos, explica Liddle. Se cree que un papel del eje intestino-cerebro es como protección contra sustancias desagradables, donde una respuesta rápida puede ser crítica, dice. Si ingiere una toxina o algo que es perjudicial, entonces estas células, debido a que son quimiosensores, responderán y pueden enviar señales para inducir vómitos o diarrea, por ejemplo, sugiere Liddle.
Todavía hay mucho para aprender cómo el intestino le habla al cerebro, dice Cryan, y qué le sucede al cerebro, al intestino oa ambos cuando el sistema falla. El trabajo de Julius y sus colegas ciertamente ha llenado algunas piezas del rompecabezas, dice. También ha identificado moléculas y mecanismos clave que sería bueno investigar ahora in vivo, agrega.
NW Bellono et al., Las células enterocromafines son quimiosensores intestinales que se acoplan a vías neuronales sensoriales, Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.05.034, 2017.
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