背景
神经上皮串扰是感知和适应胃肠道刺激的基础。肠神经支配的感觉神经元通过肠-脑轴将来自上皮细胞的信号传递到脑干和脊髓。已经描述了肠内分泌细胞向神经元直接发出肠上皮信号，肠内分泌细胞感知管腔信号并将其传递给感觉神经，从而导致代谢适应或内脏痛的发生。感觉神经元向肠上皮细胞传递信号的分子机制还不太清楚。
简介
2022年10月11日，来自美国哈佛医学院的Daping Yang及其团队在Cell (IF: 38.637)杂志上发表名为Nociceptor neurons direct goblet cells via a CGRP-RAMP1 axis to drive mucus production and gut barrier protection的研究[1]。
研究要点
1、Nav1.8+ CGRP+伤害感受器邻近杯状细胞并诱导黏液快速分泌。
2、共生菌触发CGRP释放，并向杯状细胞表达的受体活性修饰蛋白1 (Ramp1)发出信号。
3、伤害感受器或Ramp1消融导致黏液水平降低和微生物生态失调。
4、通过CGRP-Ramp1轴的神经元杯状细胞信号可预防结肠炎。
主要结果
伤害感受器与杯状细胞并置，介导结肠粘液产生
我们将Nav1.8-Cre小鼠与Cre依赖性Rosa26-tdTomato小鼠杂交，以标记支配肠神经的伤害感受器。在结肠中，Nav1.8-tdTomato+神经靠近EpCAM+上皮细胞。然后，我们将Nav1.8-Cre小鼠与Rosa26-DTA小鼠杂交，以产生缺乏Nav1.8+伤害感受器的小鼠 (Nav1.8DTA小鼠) (图1A)。酪氨酸羟化酶 (Th)+交感神经完整。经口灌胃FITC右旋糖酐的Nav1.8DTA小鼠显示出与对照同窝小鼠相似的屏障通透性。
接下来，我们询问了伤害感受器消融是否导致了黏液层的变化。黏蛋白2 (MUC2)免疫染色显示，与对照小鼠相比，Nav1.8DTA小鼠的结肠黏液层较薄 (图1A，图1B)。由于黏液厚度会因固定条件而收缩，因此我们接下来使用了覆盖荧光珠的活结肠组织块试验，以更准确地测量黏液厚度。结果显示，与对照同窝小鼠相比，Nav1.8DTA小鼠表现出较薄的结肠粘液层和较高的珠渗透性 (图1C-1E)。
图1. 伤害感受器邻近杯状细胞并调节结肠黏液生成
伤害感受器感知共生微生物和饮食刺激释放CGRP
我们的数据表明，伤害感受器通过降钙素基因相关肽 (CGRP)与杯状细胞沟通，以维持粘液屏障。与对照同窝仔鼠相比，我们一致地观察到Nav1.8+神经在结肠中的CGRP共定位，以及Nav1.8DTA小鼠的血清和结肠外植体中的CGRP较少 (图3A)。肠神经支配肠系膜神经成像显示Nav1.8DTA小鼠中CGRP+神经消融，提示Nav1.8+神经元是肠CGRP的重要来源。
图3. 伤害感受器被共生信号和辣椒素激活，分泌CGRP
伤害感受器和CGRP-Ramp1信号调节宿主对结肠炎的保护作用
尽管伤害感受器缺陷小鼠出现黏液丢失、微生物生态失调和上皮变化，但这些小鼠的固有层 (LP)免疫细胞或上皮内淋巴细胞群在基线时无变化，结肠长度和组织学也无变化。我们假设这些小鼠可能更容易受到屏障损伤。为了验证这一点，我们用葡聚糖硫酸钠 (DSS)治疗Nav1.8DTA和对照组小鼠，以诱导结肠炎。疼痛是结肠炎的主要症状。我们通过测量结直肠扩张诱导的内脏运动反应 (VMR)来检测内脏痛样反应。对照组小鼠而非Nav1.8DTA小鼠在DSS治疗后显示VMR增加 (图6A)。
图6. 伤害感受器和上皮Ramp1是宿主保护肠道结肠炎所必需的
为了测试伤害感受器激活在结肠炎期间的作用，我们用DSS和CNO同时治疗了Nav1.8hM3Dq和对照小鼠。值得注意的是，在DSS治疗的第1天和第5天，Nav1.8hM3Dq小鼠饮用的含DSS的水更少，这是一个限制我们解释这些数据的警告。与对照组小鼠相比，Nav1.8hM3Dq小鼠的体重减轻更少，结肠长度更长，组织学评分更低 (图7A-7D)，表明结肠炎发病机制更温和。与对照组小鼠相比，在DSS和CNO治疗后，伤害感受器激活也改变了Nav1.8hM3Dq小鼠的微生物群。总之，这些数据证明了伤害性感受器和CGRP-Ramp1信号轴在调节宿主抗结肠炎保护中的关键作用。
CGRP的给药挽救了伤害感受器消融小鼠的结肠炎
鉴于Nav1.8DTA小鼠的肠道CGRP减少和更严重的结肠炎，我们假设CGRP治疗可以挽救Nav1.8DTA小鼠中出现的恶化发病机制。Nav1.8DTA小鼠皮下植入含有CGRP或赋形剂对照的渗透泵，促进移植后CGRP的持续释放。植入后，小鼠接受DSS治疗 (图7E)。与赋形剂治疗的对照小鼠相比，赋形剂治疗的Nav1.8DTA小鼠在DSS治疗后表现出更差的免疫病理学，而CGRP治疗的Nav1.8DTA小鼠表现出明显更少的DSS发病机制免疫病理学，表现为更少的体重减轻、更长的结肠长度和更低的组织学评分 (图7F-7J)。总之，这些数据表明，CGRP治疗足以使Nav1.8DTA小鼠免于出现恶化的肠道结肠炎。
图7. CGRP可改善肠结肠炎病理改变
结论及展望
神经上皮串扰对肠道生理学至关重要。然而，感觉神经元与上皮细胞沟通以介导稳态和炎症过程中肠屏障保护的机制尚未完全了解。在这里，我们发现Nav1.8+ CGRP+伤害感受器神经元与肠道杯状细胞并在一起，并向杯状细胞发出信号，以驱动黏液分泌和肠道保护。伤害感受器消融导致黏液厚度减少和生态失调，而化学诱导的伤害感受器激活或辣椒素治疗诱导黏液生长。小鼠和人的杯状细胞表达神经肽CGRP受体Ramp1。伤害感受器信号通过CGRP-Ramp1通路诱导杯状细胞快速排空和黏液分泌。值得注意的是，共生微生物激活伤害感受器来控制CGRP的稳态释放。在没有伤害感受器或上皮Ramp1的情况下，小鼠的上皮应激和对结肠炎的易感性增加。相反，给予CGRP对伤害感受器消融小鼠的结肠炎具有保护作用。我们的研究结果表明，神经元-杯状细胞轴协调肠黏膜屏障保护。
原文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092867422011965?via%3Dihub
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