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压力太大,肠道有反馈!Cell:压力会加剧肠道炎症,抑制肠道神经发育

临床医学

2023-08-14      

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心理压力对整个身体的炎症过程产生深远的影响,这表明改善患者的精神状态可能是治疗许多疾病的一种强大但未被充分利用的策略。

心理压力对疾病严重程度的影响在炎症性肠病(IBD)中尤为明显,许多流行病学研究支持这样的假设,即压力性的生活事件会加剧IBD发作。然而,与此相关的机制尚不完全清楚。

2023年5月25日,宾夕法尼亚大学Christoph A. Thaiss和Maayan Levy共同通讯在Cell在线发表了题为The enteric nervous system relays psychological stress to intestinal inflammation的研究论文。

该研究发现肠神经系统ENS在介导慢性应激加剧肠道炎症中发挥关键作用。

该研究发现长期心理压力导致的糖皮质激素水平持续升高,一方面会驱动肠胶质细胞炎症亚群的产生,该亚群通过集落刺激因子1(CSF1)促进单核细胞和TNF介导的炎症;另一方面,还会通过TGF-β2导致肠神经元转录不成熟、乙酰胆碱缺乏,引起肠道蠕动障碍。

研究还在三个IBD患者队列中验证了心理状态、肠道炎症和运动障碍之间的联系。
在这项研究中,为了研究心理压力对肠道炎症影响的机制,研究人员使用了长期心理压力(约束压力)的小鼠模型和葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导结肠炎小鼠模型进行研究。

研究人员发现,心理压力加剧了肠道炎症,如体重减轻、结肠镜检查、死亡率升高。

接下来,研究人员试图确定压力加剧的结肠炎的潜在效应细胞,使用单细胞RNA测序、流式细胞术等技术,研究者们发现心理压力加剧肠道炎症的效应是由肠道中的单核细胞所介导。

当小鼠处于心理压力下时,分泌炎症因子TNF的单核细胞大量积累,构成炎症环境。如果使用单克隆抗体药物抑制单核细胞上TNF的表达,便可以抵消心理压力对肠道炎症的影响。

这些实验表明,心理压力会改变肠道髓系细胞的景观,导致炎症单核细胞的积累,并导致TNF介导的结肠炎恶化。

那么,心理压力是如何从大脑传递到肠道的。

已有研究表明中枢神经系统对压力的感知导致外周儿茶酚胺和皮质类固醇水平升高。为了研究糖皮质激素增加在压力诱导的结肠炎加重中的参与,该研究在药理学上阻断了脑介导的促肾上腺皮质酮释放,结果,这种治疗有效地降低了皮质酮水平,并使小鼠抵抗约束压力对结肠炎的影响。

而如果给小鼠补充糖皮质激素,则会引发与刚才观察到的由心理压力带来的相似效应,导致小鼠肠道炎症的病情加剧,以及召集单核细胞。

以上结果表明,长期升高的糖皮质激素可能介导大脑压力感知对结肠炎恶化的影响。

基于以上发现和最近的报道,研究人员假设髓系细胞中的糖皮质激素受体(GR)信号传导是心理压力对IBD的不利影响的原因。结果发现,糖皮质激素对单核细胞的影响是间接的。

即使小鼠肠道内单核细胞上不表达糖皮质激素的受体,心理压力照样能够加剧肠道炎症。换句话说,糖皮质激素的直接下线不是单核细胞。

在免疫系统之外,糖皮质激素对上皮细胞和神经元细胞都有很强的作用。因此,研究人员测试了ENS的细胞是否可能受到慢性心理压力的影响。

结果发现ENS,特别是肠神经胶质细胞,是源自下丘脑-垂体-肾上腺轴的糖皮质激素与肠道炎症反应之间的关键中转站。

为了了解心理压力对ENS的分子影响,在(非诱导)Sox10启动子的控制下,使用条件表达Sun1-GFP等位基因的小鼠对肠神经胶质细胞和神经元进行了单核RNA测序,并根据其基因表达谱和UMAP降维,鉴定为神经元和神经胶质细胞。

细胞亚群聚类分析显示存在四种不同的转录状态,其中一种仅在压力条件下存在。因此,研究人员称这种与心理压力相关的肠道胶质细胞亚群(eGAPS)。eGAPS的表达谱的特征在于诱导促炎和促凋亡途径,而粘附和细胞相互作用途径下调。

为了探索参与对压力的炎症反应的神经胶质-骨髓细胞相互作用的可能模式,研究人员发现,肠神经胶质细胞通过CSF1促进产生TNF的单核细胞的积累,并增强对结肠炎损伤的炎症反应。

在整个实验中,研究者注意到,约束压力除了加剧结肠炎外,还导致肠蠕动传输时间明显延迟并发现压力驱动肠道神经元群体向分化程度较低的表型转变,胆碱能神经元减少,导致运动障碍。
综上,该研究确定了一系列细胞和分子事件,这些事件将应激感知与肠道炎症加剧联系起来。
最后,研究者们利用来自英国生物库的502505个人的数据以及其他队列的数据进行分析发现,与没有心理压力相比,长期处于较大心理压力的人在10年内发展为炎症性肠病的风险更高。而且,心理压力与患者病情严重程度以及肠道内单核细胞聚集、TNF等炎症标志物水平呈正相关。

总之,该研究揭示了心理应激通过肠神经系统(ENS)影响肠道炎症的几种机制。

中枢神经系统(CNS)对心理压力的反应已被深入研究,而ENS对压力的反应及其后果却知之甚少。该研究结果表明,肠道胶质细胞的分子状态及其对肠道微环境的影响受到中枢神经系统衍生信号的影响。因此,肠胶质细胞可能在CNS-ENS通信中执行以前未被识别的功能。

该研究提供了ENS如何作为脑源性应激信号和肠道炎症反应启动之间的中继的见解。该研究结果强调肠道神经元和神经胶质可能是改善精神健康损害炎症后遗症的治疗靶点。

值得注意的是,与应激相关的星形胶质细胞的分子谱与eGAPS有几个共同的特征,包括高水平的Nur家族转录因子,这表明应激相关的胶质细胞表达谱可能通过不同组织中的共同信号机制出现。

同时,该研究解决了一个难题,即压力会加重炎症性疾病,而心理压力的典型系统性介质,儿茶酚胺和糖皮质激素(GC),通常被认为是抗炎的,考虑到糖皮质激素受体激动剂强的松用于治疗IBD患者的结肠炎,糖皮质激素信号诱导炎性肠胶质细胞和加重结肠炎尤其令人困惑。

同样,临床观察也证明,在IBD中,只有短期类固醇治疗才能带来有益的结果。

该研究还强调了在炎症性疾病的临床管理中考虑患者心理健康的重要性。鉴于研究发现两种常见的IBD治疗方案(皮质类固醇和抗肿瘤坏死因子单克隆抗体)对小鼠应激介导性结肠炎严重程度的相反作用,治疗效果可能因受影响个体的心理状态而异。因此,对精神状态的评估,结合减轻压力、焦虑和抑郁的策略,可能是提高治疗成功率的一种强有力的、未充分利用的工具。

在《Nature》的刊登的news中,文章的共同通讯作者之一,Christoph Thaiss指出,调节患者的心理压力水平可能对炎症性肠病(炎症性肠病)治疗的有效性产生深远的影响。但是这种想法与传统医学治疗背道而驰,传统医学治疗“完全忽视了患者的心理状态作为治疗反应的主要驱动力”。


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