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Nature reviews. Gastroenterology & hepatology | 肠神经系统在艰难梭菌感染发病机制中的作用

Nature reviews. Gastroenterology & hepatology | 肠神经系统在艰难梭菌感染发病机制中的作用
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本文系统阐述了肠神经系统在艰难梭菌感染中的关键作用,揭示了毒素对肠神经元和胶质细胞的直接损伤及其介导的肠道功能障碍,为理解感染后胃肠动力紊乱提供了新视角。

 

文献概述

本文《肠神经系统在艰难梭菌感染发病机制中的作用》,发表于《Nature reviews. Gastroenterology & hepatology》杂志,回顾并总结了肠神经系统(ENS)在艰难梭菌感染(CDI)中的结构与功能变化,以及其在疾病进展和感染后胃肠功能障碍中的贡献。研究指出,艰难梭菌毒素可直接靶向肠神经元和胶质细胞,引发细胞死亡、神经炎症和分泌性腹泻,并通过多种信号通路加剧肠道损伤。此外,肠神经系统与免疫系统之间的相互作用在CDI病理过程中发挥重要作用,提示ENS可能成为治疗干预的新靶点。文章还讨论了ENS可塑性在感染后肠易激综合征(IBS)等并发症中的潜在机制。整段通顺、有逻辑,结尾用中文句号,段落结尾使用

背景知识

艰难梭菌感染(Clostridioides difficile infection, CDI)是全球医院获得性腹泻的主要原因,其特征为抗生素使用后肠道菌群失调,导致艰难梭菌过度生长并释放毒素TcdA和TcdB,引发肠道炎症、上皮屏障破坏和严重腹泻。近年来,越来越多证据表明,除上皮和免疫系统外,肠神经系统(ENS)也深度参与CDI的病理过程。ENS被称为“第二脑”,由数百万神经元和胶质细胞组成,分布于肌间神经丛和黏膜下神经丛,调控肠道运动、分泌和屏障功能。已有研究表明,CDI患者中高达30%可发展为感染后肠易激综合征(post-infectious IBS),表现为持续性胃肠动力障碍,提示ENS可能在感染后长期并发症中起关键作用。然而,传统研究多聚焦于毒素对上皮和免疫细胞的影响,对ENS的直接作用机制了解有限。近年来,体外和动物模型研究发现,TcdA和TcdB可通过FZD受体等进入肠神经元和胶质细胞,诱导RHO GTPase失活、氧化应激、炎症因子释放和细胞凋亡。此外,神经递质如P物质(SP)、CGRP和VIP的异常释放可加剧炎症和分泌性腹泻。尽管已有初步机制揭示,但ENS在CDI中是作为损伤靶点还是主动参与者,其再生能力如何,以及如何调控免疫反应等问题仍待深入解析。本综述正是在此背景下,系统整合了当前关于ENS在CDI中作用的研究进展,强调了其在疾病发生和转归中的双向调节功能,为开发针对神经-免疫轴的新型治疗策略提供了理论依据。段落结尾使用

 

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研究方法与实验

本文基于大量已发表的体外、离体和动物模型研究,系统综述了艰难梭菌毒素对肠神经系统(ENS)的直接和间接影响。研究整合了使用人类组织样本、小鼠模型、神经细胞系(如SH-SY5Y、NT2-N)以及原代肠神经元和胶质细胞的实验数据。通过免疫组化、qPCR、Western blot、钙成像和行为学分析等技术,评估毒素暴露后ENS结构和功能的变化,包括神经元和胶质细胞死亡、炎症因子释放、神经递质表达和肠道运动功能。同时,利用基因敲除小鼠模型(如FZD受体缺失、P2X7R缺失、A2B受体缺失等)探究特定信号通路在ENS响应中的作用。研究还分析了CDI患者组织和粪便样本中S100B、GFAP等胶质活化标志物的表达水平,以验证动物模型的临床相关性。

关键结论与观点

  • 艰难梭菌毒素TcdA和TcdB可直接靶向肠神经元和胶质细胞,通过受体介导的内吞作用进入细胞
  • 毒素通过抑制RHO GTPase(如RHOA、RAC1)导致细胞骨架破坏、细胞周期阻滞和细胞凋亡,尤其在肠胶质细胞中显著
  • TNF和IFNγ等细胞因子可协同增强毒素诱导的肠胶质细胞死亡,其中TNF为主要促凋亡因子
  • 活性氧(ROS)通过激活JNK-caspase 3通路介导肠神经元和胶质细胞损伤,抗氧化剂可减轻该效应
  • 嘌呤能受体P2X7R和腺苷受体A2B的上调促进炎症因子释放和细胞死亡,抑制这些受体可减轻ENS损伤
  • 肠胶质细胞来源的S100B通过RAGE-PI3K-NF-κB通路放大炎症反应,促进中性粒细胞浸润和肠道屏障破坏
  • 神经递质如P物质(SP)和CGRP通过NK1R和CGRP受体加剧肠道通透性、炎症和分泌性腹泻
  • 感染后肠易激综合征(PI-IBS)与ENS损伤程度相关,严重感染导致更显著的胃肠传输延迟
  • 肠胶质细胞具有神经再生潜能,可通过SOX2+细胞分化为新神经元,但损伤与再生失衡可能导致长期功能障碍
  • ENS与免疫系统存在双向串扰,神经源性炎症可放大局部免疫反应,形成正反馈环路

研究意义与展望

该研究系统揭示了肠神经系统在艰难梭菌感染中的核心作用,突破了传统仅关注上皮和免疫细胞的局限,提出了ENS作为疾病进展和并发症的关键调节者。这一发现为理解感染后胃肠动力障碍的机制提供了新视角,特别是解释了为何部分患者在病原体清除后仍持续出现IBS样症状。靶向ENS保护或修复通路,如抑制P2X7R、A2B受体或S100B-RAGE信号,可能成为新型治疗策略,不仅控制急性期症状,还可预防长期并发症。

未来研究应进一步探索ENS在不同CDI阶段的动态变化,利用空间转录组和单细胞测序技术解析特定神经元亚群的响应差异。开发更贴近人类疾病的动物模型,尤其是模拟非便秘型PI-IBS的模型,将有助于验证潜在靶点。此外,探索肠道菌群代谢物(如短链脂肪酸)对ENS功能的调节作用,可能揭示微生物-肠-脑轴在CDI中的新机制。最终,将ENS作为治疗靶点的干预手段有望改善CDI患者的整体预后。

 

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结语

本文全面总结了肠神经系统在艰难梭菌感染中的病理生理作用,强调了其不仅是毒素的被动靶点,更是疾病进展和感染后并发症的关键参与者。研究显示,TcdA和TcdB通过多种机制直接损伤肠神经元和胶质细胞,引发神经炎症、细胞死亡和功能障碍。同时,ENS通过释放神经递质和炎症因子与免疫系统双向交互,放大肠道损伤。感染后胃肠动力障碍可能源于ENS结构和功能的持久改变,特别是神经再生与损伤的失衡。该综述为理解CDI的复杂机制提供了新维度,并提出靶向神经保护通路作为潜在治疗策略。未来研究应聚焦于ENS特异性干预手段的开发,利用先进模型和组学技术深入解析其在疾病中的动态角色,最终实现对CDI急性期和长期并发症的双重管理。这些进展有望显著改善患者生活质量,推动胃肠神经免疫学领域的发展。

 

文献来源:
Deiziane V S Costa, Beatriz Thomasi, Gerly A C Brito, Brian D Gulbransen, and Cirle A Warren. The role of the enteric nervous system in the pathogenesis of Clostridioides difficile infection. Nature reviews. Gastroenterology & hepatology.
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