Các nhà khoa học chỉ ra rằng thụ thể PIEZO2 trong tế bào thần kinh cảm giác kiểm soát nhu động ruột và thời gian vận chuyển, điều này rất quan trọng đối với quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng.
Các vấn đề về đường tiêu hóa và tiêu hóa ảnh hưởng đến khoảng 3 triệu người trên khắp Hoa Kỳ và con số đó đang tăng lên. Một nghiên cứu mới từ các nhà khoa học của Scripps Research cho thấy các tế bào thần kinh cảm giác kiểm soát đường tiêu hóa của chúng ta như thế nào -- thông tin quan trọng có thể định hình sự hiểu biết của chúng ta về các bệnh và rối loạn liên quan.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Cell vào ngày 3 tháng 8 năm 2023, đã sử dụng kết hợp dữ liệu lâm sàng của con người và mô hình động vật để tiết lộ rằng thụ thể PIEZO2 kiểm soát quá trình vận chuyển đường tiêu hóa qua dạ dày, ruột non và ruột kết bằng cách cảm nhận sự hiện diện của thức ăn và làm chậm tốc độ nhu động ruột tương ứng. Những phát hiện này có thể dẫn đến các ứng dụng điều trị cho một loạt các bệnh về đường tiêu hóa, chẳng hạn như bệnh viêm ruột và hội chứng ruột kích thích.
"PIEZO2 đóng một vai trò quan trọng trong sinh lý đường tiêu hóa và cần thiết cho chức năng đường ruột bình thường", tác giả cao cấp Ardem Patapoutian, Tiến sĩ, giáo sư tại Trung tâm Khoa học Thần kinh Dorris tại Nghiên cứu Scripps và điều tra viên của Viện Y khoa Howard Hughes cho biết. Patapoutian đã nhận giải Nobel Sinh lý học năm 2021 nhờ phát hiện ra rằng PIEZO2 và một thụ thể liên quan, PIEZO1, cần thiết để các tế bào phản ứng với các kích thích cơ học. "Thức ăn và các nội dung ăn vào khác kích hoạt PIEZO2, từ đó làm chậm đáng kể quá trình vận chuyển trong ruột."
Thời gian vận chuyển trong ruột - tốc độ thức ăn di chuyển qua đường tiêu hóa của chúng ta - là điều cần thiết cho quá trình tiêu hóa, hấp thụ chất dinh dưỡng và loại bỏ chất thải. Quá trình tiêu hóa tối ưu đòi hỏi thời gian vận chuyển tối ưu: quá chậm, bạn sẽ bị táo bón; quá nhanh, và bạn có nguy cơ bị tiêu chảy. Cho đến nay, vẫn còn hạn chế về cách thức các con đường giác quan hướng dẫn quá trình này.
Nhóm của Patapoutian quyết định điều tra xem liệu đầu vào cảm giác từ thụ thể PIEZO2 có vai trò gì đối với nhu động ruột hay không. Các protein PIEZO2 được kích hoạt bởi các lực hoặc áp suất cơ học và được tìm thấy khắp cơ thể, mặc dù vai trò của chúng đối với nhu động đường tiêu hóa chưa được khám phá trước đây. Các thụ thể PIEZO2 cũng tham gia vào việc cảm nhận mức độ căng phồng của phổi hoặc làm đầy bàng quang, do đó, có nghĩa là các thụ thể này cũng có thể phát hiện sự căng phồng của đường tiêu hóa.
M. Rocio Servin-Vences, Tiến sĩ, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm Patapoutian tại Scripps Research cho biết: “Chúng tôi muốn hiểu hậu quả của việc thiếu cảm giác cơ học này và liệu những người không có PIEZO2 có gặp vấn đề về đường tiêu hóa hay không”. Viện Y khoa Howard Hughes.
Con người đôi khi - mặc dù hiếm khi - được sinh ra mà không có gen PIEZO2 hoạt động và việc nghiên cứu những cá thể này cung cấp một cửa sổ về chức năng của protein. Phối hợp với nhóm của Alexander Chesler tại Viện Y tế Quốc gia (NIH), các nhà nghiên cứu đã đánh giá sức khỏe đường tiêu hóa và tiền sử bệnh của một nhóm gồm 12 người, trong độ tuổi từ 9 đến 42, mang các biến thể không hoạt động của gen PIEZO2 .
(adv)
So với các thành viên của dân số nói chung, những người thiếu PIEZO2 đã báo cáo một loạt các rối loạn chức năng đường tiêu hóa bao gồm phân vón cục và có nước. Đáng chú ý, sáu trong số các cá nhân báo cáo rằng họ không thể cảm nhận được nhu động ruột và năm người báo cáo sử dụng thuốc để giảm đau dạ dày.
Servin-Vences cho biết: “Rối loạn chức năng đường tiêu hóa mà những người thiếu PIEZO2 này mô tả thật đáng kinh ngạc. "Điều đó gợi ý rằng những người thiếu PIEZO2 bị suy giảm cảm giác ở chức năng ruột, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của họ, đồng thời kênh nhạy cảm cơ học PIEZO2 đóng một vai trò quan trọng trong sinh lý và sinh lý bệnh đường tiêu hóa của con người."
Để khám phá cơ chế đằng sau cách PIEZO2 chi phối sinh lý đường ruột, tiếp theo, các nhà nghiên cứu chuyển sang mô hình động vật. Họ phát hiện ra rằng khi PIEZO2 được loại bỏ khỏi tế bào thần kinh cảm giác, thời gian vận chuyển trong ruột của chuột nhanh hơn nhiều, đại tiện thường xuyên hơn và phân của chúng có hàm lượng nước cao hơn.
Servin-Vences cho biết: “Chúng tôi đã có thể chỉ ra rằng PIEZO2 rất quan trọng để làm chậm quá trình vận chuyển qua đường tiêu hóa”. "Khi chuột không có PIEZO2 trong các tế bào thần kinh này, quá trình vận chuyển qua đường tiêu hóa của chúng diễn ra cực nhanh, điều này gây ra những hậu quả quan trọng vì nó cho thấy rằng không có đủ thời gian để hấp thụ chất dinh dưỡng thích hợp."
Vì PIEZO2 được thể hiện bởi nhiều nhóm tế bào thần kinh bẩm sinh trong ruột nên các nhà nghiên cứu cũng muốn xác định con đường thần kinh nào chịu trách nhiệm kiểm soát thời gian vận chuyển trong ruột. Bằng cách sử dụng các công cụ di truyền và vi rút để tắt PIEZO2 một cách có chọn lọc theo hai con đường thần kinh - hạch hạch và hạch gốc lưng - các nhà nghiên cứu đã có thể chỉ ra rằng các tế bào thần kinh trong hạch rễ lưng chịu trách nhiệm kiểm soát nhu động ruột.
Servin-Vences cho biết: “Điều rất ngạc nhiên là các tế bào thần kinh từ hạch gốc lưng – chứ không phải từ hạch hạch – có chức năng cân bằng nội môi trong nhu động ruột”. "Hạch hạch được biết là có chức năng điều chỉnh nhiều chức năng trong ruột, phổi và tim, trong khi các tế bào thần kinh từ hạch rễ lưng được biết đến nhiều hơn với khả năng phân bổ bẩm sinh cho da và phát hiện nhiệt độ cũng như cơn đau."
Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng hình ảnh huỳnh quang để chỉ ra rằng PIEZO2 kiểm soát nhu động ruột xảy ra dọc theo toàn bộ đường tiêu hóa -- từ dạ dày đến ruột non đến đại tràng.
Mặc dù đây chỉ là một cái nhìn thoáng qua ban đầu về cách các tế bào thần kinh cảm giác kiểm soát nhu động ruột, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết nó mở ra một loạt câu hỏi nghiên cứu mới và khả năng cho các phương pháp điều trị trong tương lai. Servin-Vences cho biết các bước tiếp theo là đánh giá chế độ ăn uống, lối sống, căng thẳng và thậm chí cả hệ vi sinh vật ảnh hưởng đến hệ thống phức tạp này như thế nào.
Patapoutian cho biết: “Về lâu dài, nếu chúng ta có thể tìm ra các loại thuốc cụ thể có thể ức chế hoặc kích thích kênh ion, chúng ta có thể điều chỉnh nhu động ruột, điều này sẽ có ý nghĩa rất quan trọng đối với rối loạn nhu động đường tiêu hóa”.
Theo SC
