《Science》带你探查人体的“第二大脑”

肠道壁柱状神经细胞

很多医生对肠易激综合征知之甚微，更有甚者将症状归结于患者的臆想。大量患者饱受肠易激综合征之苦，然而，治疗措施经常无效或是差强人意，并不能完全消除肠易激综合征对患者的影响。

肠道内富含大量的神经元（5亿，相当于脊髓内所有神经元的总和），又因其极为复杂的协调性被称为人类的“第二大脑”，这张密集的神经网络对肠道健康的维持非常重要。《Nature》报道指出：通过口服抗体，能有效预防肠道疾病

这张由5亿个神经细胞和许许多多支持细胞组成的肠道神经网络究竟是怎么形成的？多家科学研究机构共同解答了这个问题。

“尽管肠壁许多类型的神经细胞看似随机分布，”本文项目组长，Francis Crick研究所的Vassilis Pachnis说。“但是却井井有条地控制着胃酸的产生、食物的运动、细菌和免疫细胞之间的信息传播，并将肠道的丰富信息传递给大脑。我们想知道这团看似混乱的系统是如何形成，乃至组织活动的。”

祖细胞（progenitor cell）是具有明确分化目标的干细胞，负责组织发育和再生。研究小组使用遗传工具，将肠道神经系统的单个祖细胞标记上某一独特的颜色，当胚胎长成成体动物后，这个祖细胞的子代细胞都具有相同的颜色。通过检查成年动物体内同一颜色的细胞类型，便可以了解这些细胞的起源。

通过这种手段，科学家们发现一些祖细胞只产生神经元细胞，另外一些只产生神经胶质细胞，还有一些既可以产生神经元细胞也可以产生神经胶质细胞。来自同一亲本的神经元和神经胶质细胞彼此紧密相连，形成相对致密的细胞群。来自不同但彼此相邻的亲本祖细胞的子代细胞们“维恩图”式的排布于肠道表面，不仅如此还穿透了所有肠壁层，形成了细胞搭接柱。

维恩图

肠神经细胞维恩图

“我们观察到，人体的‘第二大脑’所控制的不仅是单层肠道壁，而是整个肠道的3维空间。”本文第一作者Vassilis实验室的Reena Lasrado说。

研究小组用微小的电流刺激肠神经系统，进一步探讨了这种复杂的空间排布是否有助于肠道神经细胞的活性，实验结果显示，源自同一个祖细胞的后代细胞所产生的电反射具有同步性。Vassilis说，这表明哺乳动物的肠道神经系统的发育关系到成体的肠道功能调节。

下一步，研究人员将关注胚胎发育和早期发育阶段的肠道神经网络的构建过程，查看细胞们何时何地出错时会引起某些常见的肠道紊乱，从而找到相关的治疗办法。