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涂海军团队《Immunity》发文揭示肠道神经-肌肉调节肠天然免疫的机制

作者:涂海军    来源自:中国免疫学会    点击数:7118   发布时间:2023-08-25
       肠道作为食物消化和营养吸收的场所,对于维持机体的稳态平衡至关重要,同时其还是感觉和内分泌的重要器官。为了维持机体稳态平衡并建立有效的功能性屏障,肠道中形成了复杂的神经和免疫网络参与机体共生微生物维持与外来病原体的防御。同时,肠神经系统与肠组织中的其他细胞类群之间建立了复杂的功能性通讯,如胃肠道的正常功能依赖于常驻神经元和免疫细胞群的高度协调。肌层作为胃肠道结构的基本组成成分,其主要是由平滑肌纤维组成。受交感、副交感和/或肠神经系统支配的肠平滑肌不仅可以调节胃肠道收缩,而且在炎症反应中可通过表达和分泌白细胞介素、趋化因子和肽类生长因子发挥重要的调节作用。但是,肠道平滑肌细胞在肠道天然免疫与病原菌防御中的作用尚不清楚。
       2023年7月11日湖南大学涂海军教授研究团队在Immunity杂志上以research article形式在线发表了题为“GABAergic signaling between enteric neurons and intestinal smooth muscle promotes innate immunity and gut defense in Caenorhabditis elegans”的论文。研究发现肠道GABA神经元通过其在肠道肌肉中表达的GABA受体EXP-1,将病原菌防御信息通过调节肠道肌肉表达分泌的神经多肽传递至肠道上皮细胞,进而通过肠道中保守的PMK-1/p38 MAPK信号通路促进肠道天然免疫功能与肠道防御。
       涂海军教授团队以绿脓杆菌(PA14)感染秀丽隐杆线虫为模式系统,通过对线虫中进化上保守的神经递质合成及释放相关突变体进行筛选,发现GABA神经信号可能参与机体的固有免疫调节。进一步研究发现肠道GABA能神经元AVL/DVB的特异性GABA信号促进机体的固有免疫。作者采用转录组测序(RNA-seq)与生物信息学分析,进一步研究发现肠道肌肉表达分泌的神经肽FLP-6(FMRFamide neuropeptide)作为中间信号分子,介导了连接肠道神经元与肠道上皮细胞之间的肠道天然免疫信号。同时,作者还发现GABA神经信号调节了肠道上皮细胞中的转录程序(ZIP-10、KLF-1等)以及下游的肠道上皮中的PMK-1/p38信号通路,促进了机体的肠道防御与固有免疫功能。该研究揭示了由肠道AVL/DVB神经元、肠道肌肉和肠上皮细胞组成的一个解剖结构与功能性单元,用于维持生理条件下肠上皮屏障的稳态和完整性、肠道防御;也为靶向肠道神经元、平滑肌与上皮细胞组成的神经免单元防治病原体感染与炎症反应相关的胃肠道疾病提供潜在的新思路。


       该研究工作是继涂海军教授团队研究在揭示秀丽线虫D型运动神经元(D-type motor neurons)在病原菌感染过程中可以通过促进GABA能突触传递活性,促进INS-31在肌肉中的表达分泌,进而作用于肠道中保守的FOXO/DAF-16信号通路抑制秀丽线虫肠道天然免疫(PNAS, 2021)基础上,在肠道天然免疫的神经调控机制研究领域的新进展。
       湖南大学博士研究生刘军强,硕士张佩,郑忠凡博士及Muhammad Irfan Afridi博士为文章的同等贡献第一作者,湖南大学涂海军教授为通讯作者。该项研究工作得到国家自然科学基金委项目,国家重点研发计划以及湖南省重点研发计划等项目的支持。

       文章链接:https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.06.004

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