Kartläggning av ”hjärnan i magen” kan ge ledtrådar till mag-tarmproblem
Forskare vid Karolinska Institutet har identifierat tre typer av nervceller som är kopplade till tarmluddet, vilket tyder på att tidigare okända nervnätverk styr vätskebalansen i tarmen. Forskningsresultaten, som publicerats i tidskriften Nature Neuroscience, kan bidra till bättre förståelse för sjukdomar som irritabel tarm (IBS) och inflammatorisk tarmsjukdom (IBD).
I Sverige beräknas mer än 30 procent lida av kroniska mag-och tarmproblem så som IBS och IBD. I de allra flesta fallen är orsakerna till problemen inte kända. Tarmen har ett eget nervsystem kallat det enteriska nervsystemet som ibland kallas för ”hjärnan i magen”.
I den nya studien har forskarna tittat närmare på en tidigare understuderad del av detta system, det så kallade submukosala nervlagret. Resultaten visar att detta lager innehåller tre olika typer av nervceller, varav minst en har en särskild förmåga att känna av innehållet i tarmen.
– Vi har identifierat vilka typer av nervceller som ligger inbäddade i tarmens innersta del närmast tarmluddet i det så kallade submukosala nervlagret. I motsats till tidigare studier fann vi att detta lager innehåller tre nervcelltyper varav en tydligt sensorisk nervcelltyp, en typ av nervcell som har förmåga att ta emot information om tarmens innehåll och som kan påverka resterande nervceller till en samlad respons för att optimera upptag av näringsämnen och vätska, säger Ulrika Marklund, docent vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik på Karolinska Institutet.
Forskarna använde enkelcellsekvensering för att kartlägga nervcellerna. Tekniken avslöjar vilka gener som är aktiva i enskilda celler. Med hjälp av genetiskt modifierade möss kunde de också visualisera hur nervcellerna kommunicerar med varandra och med tarmens epitelceller.
Kunskap om viktiga nervnätverk i tarmen
– Studien ger en unik inblick i de submukosala nervcellernas utseende, genuttryck och deras kommunikation med omgivande celler i den innersta delen av tarmen. Vi fann att alla tre nervcellstyperna är kopplade till varandra men även till tarmluddet. Det öppnar upp för tidigare okända nervnätverk som skulle kunna reglera vätskebalans och blodflöde och som kan ha stor relevans för förstoppning och diarré och därmed också associerade sjukdomar såsom IBS och IBD, säger Ulrika Marklund.
Studien visar också att de tre nervcellstyperna bildas genom en stegvis mognadsprocess under fosterutvecklingen. Processen liknar den i tarmens yttre nervlager som styr tarmrörelserna – det myenteriska lagret - men skiljer sig från hur nervceller i hjärnan utvecklas.
– Vi studerade hur de tre nervcellstyperna bildas under utvecklingen och fann att de följer samma mekanismer som vi tidigare beskrivit i det myenteriska lagret av nervceller i tarmen, vilket skiljer sig från hur nervcellstyperna i centrala nervsystemet utvecklas. Det tyder på att alla delar av det enteriska nervsystemet bildas genom en stegvis mognadsprocess där till och med signalsubstanserna som utsöndras från en enskild nervcell gradvis förändras, förklarar Ulrika Marklund.
Kunskapen kan i framtiden bidra till nya behandlingar för sjukdomar som påverkar tarmens funktion, till exempel genom att rikta läkemedel mot specifika nervceller. Den kan också bli värdefull inom regenerativ medicin, där målet är att återskapa nervcellstyper i sjukdomar såsom Hirschsprung sjukdom med hjälp av stamceller.
Nästa steg för forskarna är att undersöka hur de tre nervcellstyperna reagerar på olika signaler, till exempel tryck från tarminnehållet, och vilka molekyler de använder för att kommunicera. Målet är att förstå hur tarmen reglerar vätskebalans och blodflöde, viktiga funktioner som är centrala vid både diarré och förstoppning.
Finansiärer
Studien genomfördes med stöd från divENSify ERC Consolidator Grant, NIH R01 (tillsammans med David Linden, Mayo Clinic, Rochester, USA), Vetenskapsrådet Consolidator Award, Hjärnfonden, StratNeuro och StratRegen.
Publikation
“The transcriptomes, connections and development of submucosal neuron classes in the mouse small intestine”.
Wei Li*, Khomgrit Morarach*, Ziwei Liu, Sanghita Banerjee, Yanan Chen, Ashley L. Harb, Joel M. Kosareff, Charles R. Hall, Fernando López-Redondo, Elham Jalalvand, Suad H. Mohamed, Anastassia Mikhailova, David R. Linden & Ulrika Marklund.
Nature Neuroscience. doi 10.1038/s41593-025-01962-x
*= delat förstanamn