腸管エンテロクロマフィン細胞が内臓の痛みと不安を駆動する

2023年4月12日 15:00

発行：2023年3月22日
腸管エンテロクロマフィン細胞が内臓の痛みと不安を駆動する

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05829-8

ジェームズ・R・ベイラー
ジョエル・カストロ
...
デイヴィッド・ユリウス
作家を表示する
Nature 616巻 137-142ページ (2023年)この記事を引用する
10kアクセス
122 Altmetric（アルトメトリック
メトリックス詳細
アブストラクト
消化管（GI）の不快感は、ほとんどの消化器疾患の特徴であり、慢性内臓痛の重要な構成要素である1。過敏性腸症候群の患者数は増加傾向にあり、消化管過敏症や痛みは、組織の損傷が治まった後も長く続く2。また、過敏性腸症候群には強い性差があり、女性は男性の3倍以上苦しんでいる1。ここでは、腸上皮に存在する希少な興奮性セロトニン作動性神経内分泌細胞であるエンテロクロマフィン（EC）細胞に注目する3,4,5。EC細胞は不快な刺激を感知し、近傍の粘膜神経終末に伝達する3,6が、内臓痛へのこのシグナル伝達経路の関与やそれに伴う性差は評価されていない。我々は、生体内でEC細胞の機能を増強または抑制することにより、EC細胞が腸の膨張に対する過敏症を誘発するのに十分であり、消化管炎症に関連する細菌の短鎖脂肪酸であるイソバレレートの感作作用に必要であることを示した7,8。驚くべきことに、EC細胞の活性化を長期間続けると、たとえ炎症が起こっていない状態でも、内臓知覚過敏が持続する。さらに、EC細胞の活性を乱すと不安様行動が促進され、セロトニン作動性シグナルを遮断すると正常化した。また、様々なパラダイムにおいて性差が認められ、EC細胞-粘膜求心性回路は女性において同調的に作用していることが示された。この結果は、急性および持続性の腸管痛においてEC細胞-粘膜求心性シグナルが重要な役割を果たすことを証明するとともに、内臓知覚過敏と腸管痛の性差を研究するための遺伝子モデルを浮き彫りにするものであった。
このコンテンツは、購読コンテンツのプレビューです。
アクセスオプション
所属機関を通じてのアクセス
日本のお客様のための購読情報
日本のお客様向けに専用サイトを開設しています。本誌の購読を希望される方は、natureasia.comへアクセスしてください。
natureasia.comへ移動する
この記事のレンタル・購入
この記事だけを必要な分だけ入手することができる
$39.95
もっと詳しく
価格には、チェックアウト時に計算される地方税がかかる場合があります。
アクセスオプションの追加
ログイン
機関投資家向けサブスクリプションについてはこちら
よくあるご質問を見る
カスタマーサポートへのお問い合わせ
データの有無
この研究で生成または分析されたすべてのデータは、この公開された論文（およびその補足情報）に含まれています。
参考文献
Enck, P. et al. 過敏性腸症候群. Nat. Rev. Dis. プライマー2, 16014 (2016).
論文 PubMed PubMed Central Google Scholar
Grundy, L., Erickson, A. & Brierley, S. M. Visceral pain. Annu. Rev. Physiol. 81, 261-284 (2019).
記事 PubMed Google Scholar
Bellono, N. W. et al. Enterochromaffin cells are gut chemosensors that couple to sensory neural pathways. Cell 170, 185-198 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Racke, K. & Schworer, H. ブタ腸絨毛細胞からの5-hydroxytryptamine放出の刺激分泌カップリングにおけるカルシウムおよびナトリウムチャネルの役割の特性化. Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 347, 1-8 (1993).
記事CAS PubMed Google Scholar
Strege, P. R. et al. Sodium channel NaV1.3 is important for enterochromaffin cell excitability and serotonin release. Sci. Rep. 7, 15650 (2017).
記事ADS PubMed Central Google Scholar
Gershon, M. D. Serotonin is a sword and a shield of bowel: Serotonin plays offense and defense. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 123, 268-280 (2012).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Koh, A., De Vadder, F., Kovatcheva-Datchary, P. & Bäckhed, F. From dietary fiber to host physiology: Short-chain fatty acids as key bacterial metabolites. Cell 165, 1332-1345 (2016).
記事CAS PubMed Google Scholar
Farup, P. G., Rudi, K. & Hestad, K. Faecal short-chain fatty acids-a diagnostic biomarker for irritable bowel syndrome? BMC Gastroenterol. 16, 51 (2016).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Gribble, F. M. & Reimann, F. 腸管内分泌細胞：腸管上皮における化学センサー。Annu. Rev. Physiol. 78, 277-299 (2016).
記事CAS PubMed Google Scholar
Gribble, F. M. & Reimann, F. 腸内分泌細胞および腸ホルモンの代謝における機能と機構。Nat. Rev. Endocrinol. 15, 226-237 (2019).
記事CAS PubMed Google Scholar
リドル、R. A. ニューロポッド。Cell Mol. Gastroenterol. Hepatol. 7, 739-747 (2019).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Kaelberer, M. M. et al. 栄養感覚伝達のための腸-脳神経回路. Science 361, eaat5236 (2018).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Treichel, A. J. et al. マウス腸の固有触覚感受性の特殊化した機械感覚上皮細胞. Gastroenterology 162, 535-547 (2022).
Nozawa, K. et al. TRPA1 はエンテロクロマフィン細胞からのセロトニン放出を通じて消化管運動を制御する。Proc. Natl Acad. Sci. USA 106, 3408-3413 (2009).
記事ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Mawe, G. M. & Hoffman, J. M. Serotonin signalling in gut-functions, dysfunctions and therapeutic targets. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 10, 473-486 (2013).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Osteen, J. D. et al. Selective spider toxins reveal a role for the NaV1.1 channel in mechanical pain. Nature 534, 494-499 (2016).
記事ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Sadeghi, M. et al. 慢性内臓痛に対する膜受容体シグナリングの寄与. Int. J. Biochem. Cell Biol. 98, 10-23 (2018).
記事CAS PubMed Google Scholar
Lu, V. B., Gribble, F. M. & Reimann, F. 腸内分泌細胞における遊離脂肪酸受容体. Endocrinology 159, 2826-2835 (2018).
記事CAS PubMed Google Scholar
Mars, R. A. T. et al. Longitudinal multi-omics reveals subset-specific mechanisms underlying irritable bowel syndrome. Cell 182, 1460-1473 (2020).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Alcaino, C. et al. 腸上皮のエンテロクロマフィン細胞集団は機械感受性が高く、力をセロトニン放出に変換するためにPiezo2が必要である。Proc. Natl Acad. Sci.USA 115, e7632-e7641 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Wang, F. et al. 機械感受性イオンチャネルPiezo2は、機械的な力に対する腸絨毛細胞の反応に重要である。J. Physiol. 595, 79-91 (2017).
記事CAS PubMed Google Scholar
Brierley, S. M., Jones, R. C. 3rd, Gebhart, G. F. & Blackshaw, L. A. Splanchnic and pelvic mechanosensory afferents signal different qualities of colonic stimuli in mice. Gastroenterology 127, 166-178 (2004).
記事 PubMed Google Scholar
Daou, I. et al. 自由に動くマウスの痛み経路の遠隔光遺伝学的活性化および感作. J. Neurosci. 33, 18631-18640 (2013).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Kim, J. C. et al. 広範囲に適用可能なサイレンシングアレルにより、遺伝的に定義されたニューロンを行動と結びつける。Neuron 63, 305-315 (2009).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Jensen, P. et al. 遺伝的系統によるセロトニン作動性システムの再定義. Nat. Neurosci. 11, 417-419 (2008).
論文CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Erspamer, V. & Asero, B. Enterochromaffin細胞系の特異的ホルモンであるエンテラミンを5-hydroxytryptamineと同定した。Nature 169, 800-801 (1952).
記事ADS CAS PubMed Google Scholar
Spohn、S. N. & Mawe、G. M. 末梢セロトニンシグナル伝達の非従来型特徴-腸とその先-. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 14, 412-420 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Brierley, S. M., Hibberd, T. J. & Spencer, N. J. 結腸と直腸の脊髄求心性神経支配(Spinal afferent innervation of colon and rectum). Front. Cell Neurosci. 12, 467 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Uhlig, F. et al. Identification of a quorum sensing-dependent communication pathway mediating bacteria-gut-brain cross talk. iScience 23, 101695 (2020).
記事ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Makadia, P. A. et al. Optogenetic activation of colon epithelium of mouse produces high-frequency bursting in extrinsic colon afferents and engaged visceromotor responses. J. Neurosci. 38, 5788-5798 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Grundy, L. et al. リナクロチド慢性投与は大腸炎による神経可塑性を低下させ、持続的な膀胱機能障害を逆転させる。JCI Insight 3, e121841 (2018).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Najjar, S. A. et al. Optogenetic inhibition of the colon epithelium reduces hypersensitivity in a mouse model of inflammatory bowel disease. Pain 162, 1126-1134 (2021).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
マウス結腸求心性線維の力学的感受性と炎症性メディエーターによる感作には、transient receptor potential vanilloid 1と酸感作イオンチャネル3が必要であることを明らかにした。J. Neurosci. 25, 10981-10989 (2005).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Castro, J. et al. colon-innervating afferents上のpruritogenic TGR5, MrgprA3, and MrgprC11の活性化は、内臓過敏症を誘発する。JCI Insight 4, e131712 (2019).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Fothergill, L. J. & Furness, J. B. 細胞および亜細胞レベルで調査された腸内分泌細胞の多様性：新しい分類スキームの必要性. Histochem. Cell Biol. 150, 693-702 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
マウス胃腸管における5-HT含有腸内分泌細胞の形態、ホルモン共発現パターン、神経線維との関係で特徴づけられた。Histochem. Cell Biol. 155, 623-636 (2021).
記事CAS PubMed Google Scholar
Lumsden, A. L. et al. Human Enterochromaffin cellsの糖質応答は、腸の部位、性別、体格に依存する。Nutrients 11, 234 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Bohórquez, D. V. et al. 感覚的な腸内分泌細胞の神経支配によって形成される神経上皮回路. J. Clin. インベスト（Invest. 125, 782-786 (2015).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Brenner, D. M. & Sayuk, G. S. 現在の米国食品医薬品局が承認した下痢を伴う過敏性腸症候群の治療用薬理療法について。アドバンス・サー（Adv. Ther. 37, 83-96 (2020).
記事 PubMed Google Scholar
Bradesi, S. et al. 遅延性ストレス誘発性内臓痛覚過敏のラットモデルにおける5-HT3受容体の二重の役割. Pain 130, 56-65 (2007).
記事CAS PubMed Google Scholar
体性・内臓痛覚過敏のラットモデルにおける5-HT3受容体アンタゴニスト、アロセトロンの効果について Miranda, A., Peles, S., McLean, P. G. & Sengupta, J. N. Pain 126, 54-63 (2006).
記事CAS PubMed Google Scholar
El-Ayache, N. & Galligan, J. J. セロトニントランスポーターノックアウトラットにおける5-HT3受容体シグナル：内臓知覚過敏の雌性特異的動物モデル. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 316, G132-G143 (2019).
記事CAS PubMed Google Scholar
Hicks, G. A. et al. 5-HT(3)受容体によるラット結腸求心性線維の興奮。J. Physiol. 544, 861-869 (2002).
論文CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
大腸膨張に対する内臓運動反応は、ラットの発情周期に伴って変動する。神経科学 154, 1562-1567 (2008).
論文 CAS PubMed Google Scholar
Gustafsson, J. K. & Greenwood-Van Meerveld, B. コルチコステロンによる扁桃体活性化は、循環雌ラットの内臓および体性疼痛を変化させる。Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 300, G1080-G1085 (2011).
記事CAS PubMed Google Scholar
エストロゲンは、ラットの大腸刺激に対する粘性運動反射と脊髄後角ニューロンの応答を調節する。J. Neurosci. 23, 3908-3915 (2003).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Balasuriya, G. K., Hill-Yardin, E. L., Gershon, M. D. & Bornstein, J. C. A sexually dimorphic effect of cholera toxin: rapid changes in colonic motility mediated via a 5-HT3 receptor-dependent pathway in female C57Bl/6 mouse. J. Physiol. 594, 4325-4338 (2016).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Törnblom, H. & Drossman, D. A. Psychopharmacologic therapies for irritable bowel syndrome. Gastroenterol. Clin. ノース・アム。50, 655-669 (2021).
論文 PubMed Google Scholar
Galligan, J. J. et al. セロトニントランスポーターノックアウトラット（雌）における内臓過敏症、雄における内臓過敏症ではない。Neurogastroenterol. Motil. 25, e373-e381 (2013).
記事CAS PubMed Google Scholar
Wang, Y. C. et al. ETS癌遺伝子ファミリー転写因子FEVは、正常および腫瘍性小腸におけるセロトニン産生細胞を同定する。Endocr. Relat. Cancer 17, 283-291 (2010).
論文CAS PubMed Google Scholar
Hennessy, M. L. et al. Tachykinin1発現Pet1 rapheニューロンの活性は呼吸化学反射を調節する。J. Neurosci. 37, 1807-1819 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Madison, B. B. et al. ビリン遺伝子のシスエレメントは、腸の縦軸（クリプト）と横軸（十二指腸、盲腸）の限られた領域で発現を制御していることがわかった。J. Biol. Chem. 277, 33275-33283 (2002).
論文CAS PubMed Google Scholar
Salvatierra, J. et al. NaV1.1阻害は内臓知覚過敏を軽減できる。JCI Insight 3, e121000 (2018).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Hockley, J. R. F. et al. Single-cell RNAseq reveals seven classes of colonic sensory neuron. Gut 68, 633-644 (2019).
記事CAS PubMed Google Scholar
Cantu, D. A. et al. EZcalcium: Open-source toolbox for analysis of calcium imaging data. Front. Neural Circuits 14, 25 (2020).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Schindelin、J. et al. Fiji：生物画像解析のためのオープンソースプラットフォーム。Nat. Methods 9, 676-682 (2012).
論文CAS PubMed Google Scholar
Sato, T. et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without the mesenchymal niche. Nature 459, 262-265 (2009).
記事ADS CAS PubMed Google Scholar
Becker, L. et al. 年齢に依存したマクロファージ極性のシフトは、腸管神経系の炎症媒介性変性を引き起こす。Gut 67, 827-836 (2018).
記事CAS PubMed Google Scholar
腸管ドーパミン作動性ニューロンとD2受容体による腸管運動の生理的調節：野生型およびノックアウトマウスにおけるドーパミン受容体の発現、位置、発達、および機能の解析。J. Neurosci. 26, 2798-2807 (2006).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
リファレンスのダウンロード
謝辞
J. Poblete には動物の飼育と遺伝子型判定について専門的な支援を、Garvan Institute, Australia には遺伝子型判定サービスを、Preclinical, Imaging and Research Laboratories (SAHMRI) には小動物施設を、University of South Australia と UCSF Nikon Imaging Core には共焦点イメージング施設を利用いただき、感謝します。K. Yackleと私たちのグループのすべてのメンバーには、多くの有益な提案と批判的なコメントをいただき、N. Bellonoにはこのプロジェクトの初期段階における戦略的貢献をしていただきました。また、B. Yuには、トランスミッターの手術と動物の世話に協力してもらった。本研究は、NIHトレーニンググラントT32 DK007762およびA.P. Giannini財団（R.D.M.）およびDamon Runyon Cancer Research Foundation（K.K.T. ）からの博士研究費、Simons Foundation Autism Research Initiative Pilot Award（514791 to D.J. ）、Rainin Foundation Innovator Award（20191150 to D.J. ）、米国国立衛生研究所（HEAL-SPARCイニシアチブ U01NS113869 to H.A.I. からのグラントによって支援されていました、 D.J.およびS.M.B.、R35 NS105038をD.J.に、R01 DK121657とGCRLE0320をH.A.I、 and R03 DK121061 and R01 DK128346 to J.R.B.）、National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) Investigator Leadership Grant (APP2008727 to S.M.B), an NHMRC Development Grant (APP2014250 to S.M.B), an NHMRC Ideas Grant (APP1181448 to J.C) and the Hospital Research Foundation PhD scholarship (SAPhD000242018 to J.M.).
著者情報
著者ノート
ライアン・D・モリー
現在の住所 Maze Therapeutics, San Francisco, CA, USA.
クリスティナ・N・ブラヴァーマン
現在の住所ジョンソン・エンド・ジョンソン、米国カリフォルニア州サンディエゴ、ジャンセン
これらの著者は均等に貢献した：ジェームズ・R・ベイラー、ジョエル・カストロ
著者と所属
カリフォルニア大学サンフランシスコ校小児科（米国カリフォルニア州サンフランシスコ市
ジェームズ・R・ベイラー、クリスティナ・N・ブラヴァーマン、カーラ・ブエノ＝シルヴァ
医学・公衆衛生学部、フリンダース保健医療研究所（オーストラリア、南オーストラリア州アデレード市
ジョエル・カストロ、ジェシカ・マダーン、エネア・ヘンドリー、ソニア・ガルシア＝カラバロ、グドゥルン・ショーバー、マリアナ・ブリズエラ＆スチュアート・M・ブライリー
ホップウッド神経生物学センター、生涯健康、南オーストラリア保健医療研究所（SAHMRI）、ノーステラス、アデレード、南オーストラリア、オーストラリア
ジョエル・カストロ、ジェシカ・マダーン、エネア・ヘンドリー、ソニア・ガルシア＝カラバロ、グドゥルン・ショーバー、マリアナ・ブリズエラ＆スチュアート・M・ブライリー
カリフォルニア大学サンフランシスコ校細胞・分子薬理学教室
アルチャナ・ヴェンカタラーマン、フェルナンダ・M・カストロ・ナヴァロ、ホリー・A・イングラハム
米国カリフォルニア大学サンフランシスコ校生理学教室
トウハラコウキ、ネイサン D. ロッセン、ライアン D. モリー、デビッドジュリアス
米国カリフォルニア大学サンフランシスコ校テトラッド大学院プログラム
ネイサン・D・ロッセン
貢献度
R.D.M.は、DREADDとPfToxの発現をEC細胞にターゲティングするトランスジェニック戦略を開発・実施した。N.D.R.、A.V.、R.D.M.は、これらの株におけるDREADDとPfToxの発現を組織学的に特徴付けた。J.C.とS.M.B.は、大腸粘膜求心性神経を機械的および光学的に刺激するex vivo研究を設計、実施、分析した。M.B.とS.M.B.は、大腸の歪みに敏感な求心性神経に関するex vivo研究の設計、実施、分析を行った。M.B.は、NaV1.8-GCaMP6 DRGニューロンのin vitro応答を実施し分析した。G.S.、J.M.、J.C.、S.M.B.、K.B.、J.R.B.はCRDに対するVMRを設計、実施、解析した。J.C.、A.H.およびS.M.B.は、イントラビタルGCaMPイメージング研究の設計、実施および分析を行った。S.G.-C.は、男性および女性のNaV1.8-Ch2 DRGニューロンにおけるeYFP発現を定量化した。K.K.T.はオルガノイドからのセロトニン放出を定量化した。A.V.、F.C.N.、C.B.S.は血液サンプルを採取し、血清中のセロトニン濃度を測定した。A.V.は不安関連行動を評価する実験を実施し、分析した。H.A.I.、J.R.B.、S.M.B.、D.J.は、著者全員からの意見と提案を受けて原稿を書き、全体を通して助言と指導を提供した。
対応する著者
James R. Bayrer、Holly A. Ingraham、Stuart M. BrierleyまたはDavid Juliusに対応する。
倫理に関する宣言
競合する利益
著者は、競合する利害関係を宣言していない。
査読
ピアレビュー情報
Natureは、本作品の査読に貢献した匿名査読者に感謝します。
追加情報
出版社からのコメント Springer Natureは、出版された地図や機関所属の管轄権主張に関して中立を保っています。
拡張データ図と表
Extended Data 図1 イソバレテルによる粘膜求心性と内臓運動反応の性差感作。
a, NaV1.8-ChR2マウスの生体外粘膜求心性記録（evMAR）の図式。 b-c, 骨盤粘膜求心性線維の代表的な応答。イソバレートの光遺伝活性化に対する閾値を下げる（0． d、NaV1.8-ChR2マウスのL6 DRG切片における蛍光チャネルロドプシン-eYFPシグナル、雌雄差なしを示す。e, アロセトロン（10μM）前処理後のイソバレレート（200μM）大腸内投与に対するL6 DRGニューロンのin vivo NaV1.8-GCaMP6s 応答を示す代表的オス2匹のヒートマップ。 f, 雄（N = 3）および雌（N = 3）NaV1.8のDRGニューロン解離時の応答である。 8-GCaMP6sマウスは、イオノマイシン5μM（雌：カバースリップ15枚から514ニューロン、雄：カバースリップ18枚から521ニューロン）、塩化カリウム（KCl 30mM、雌：カバースリップ11枚から478ニューロン）に性差がないことが示された： 11枚のカバースリップから478個のニューロン、18枚のカバースリップから629個のニューロン）またはカプサイシン20nM（11枚のカバースリップから雌：246個のニューロン、18枚のカバースリップから雄：363個のニューロン）です。g, すべての結腸伸展圧の曲線下面積の合計を示す個々のマウスのデータ。VMRは、イソバレレート（200μMの100μlボーラス）の大腸内適用後、雄マウスでは有意に増加するが、雌マウスでは増加しない；雄：N＝12ビークル、N＝12イソバレレート、雌：N＝12ビークル、N＝12イソバレレート）。h、コホート間で比較した総AUC。同様に、雌マウスではなく雄マウスにおいて、イソバレレート（紫）投与後にベースライン（灰色）よりもVMRが増加したことを示す（雄：N = 15ビークル、N = 9イソバレレート、雌：N = 7ビークル、N = 7イソバレレート）。 i、雄雌両方のマウスにおいてイソバレレートを投与しても大腸コンプライアンスは変化しない。パネルdでは対にならないt-test，パネルf，hでは対にならないMann-Whitney U test，パネルgではWilcoxon matched-pairs signed-rank test 2-tailed，パネルiでは二元配置分散分析。N＝動物数、n＝ニューロン数/セクション。パネルaのグラフ要素は、BioRender（https://biorender.com）を用いて作成した。
Extended Data Fig. 2 交差遺伝子戦略により、腸管EC細胞への遺伝子発現をターゲットとする。
a, ECPFTox (Pet1Flp;Tac1Cre;RC::PFTox) colonの組織切片で、PFTox対立遺伝子GFPレポーター（緑）と5-HT（マゼンタ）の共焦点化を示す。結腸EC細胞密度はPFTox対立遺伝子の発現によって変化しない（n = 6、6つの独立したフィールド）。 b, EChM3Dq（Pet1Flp；Tac1Cre；RC：：FL-hM3Dq）の結腸および十二指腸の組織切片で、hM3Dq対立遺伝子レポーター（赤）と5-HT（マゼンタ）の共局在（白い矢印）を示す；少なくとも2匹の動物の129フィールドを代表している。スケールバー＝50μm（上）および10μm（下）。大腸EC細胞密度は、3週間のDREADDアゴニスト処理後も変化しない（n = 6、6つの独立したフィールド）。 c, 単一（Pet1Flp-GFP、緑）および二重組み換え（Pet1Flp ::Tac1Cre, mCherry、赤）hM3Dq対立遺伝子レポーターと5-HT（マゼンタ）発現を示すEChM3Dqの小腸（空腸）ホールマウント；少なくとも2匹の動物の10フィールドを代表している。スケールバー50μm。 d、mCherry（赤）発現の欠如を示すEChM3Dqの脊髄セグメントL6/S1からの全マウントDRG；1匹の動物からの8フィールドの代表値。e,5-HT発現ニューロン（黄色）とmCherry（赤色）発現の欠如を示すEChM3Dq背側ラフェ（DR）および正中ラフェ（MnR）核の画像；3匹の動物それぞれから6-8フィールドを代表するものである。f, mCherry（赤）および5-HT（黄）発現の欠如を示すEChM3Dq腰仙髄（L6-S1）の画像；3匹の動物のそれぞれから10フィールドの代表。g, 雄マウスの結腸において、95%以上（Tac1Cre、薄い灰色）および80%（Vil1Cre、濃い灰色）のEC細胞特異性と〜60%の浸透性を示す交差遺伝的アプローチの特異性と浸透性の定量化（データは20〜30のランダムフィールドから収集）。パネルa、bではStudent's t-test（不対、両側）、ns = not significant、エラーバーは平均±SEMを表す。
Extended Data Fig. 3 EC細胞をサイレンシングすると、刺激物や不快な結腸の膨張に対する反応が減衰する。
a, イソバレレート存在下で10mgまたは500mgのvon frey hairs (vfh)で撫でると、骨盤粘膜求心性神経がより多くの活動電位を発生する代表例（コントロール（TacCre、左パネル）、ECPFTox（右パネル）ではないマウス）。b,c, コントロールマウス（TacCre、上段）とECPFToxマウス（下段）の雄（b）と雌（c）において、vfhによる機械的刺激の増加に対するイソバレレート（200μM）適用前後の反応を示すグループデータである。d, すべての結腸伸展圧の曲線下面積を示すグループデータで、VMRはTacCre雄（N = 6, 12）および雌（N = 9, 8）に対してECPFToxで有意に減少した。 e, ECPFTox動物では結腸コンプライアンスは変化していない。パネルb, cではWilcoxon matched-pairs signed-rank 2-tailedテスト、パネルdではUnpaired 2-tailed Mann-Whitney Uテスト、パネルeでは二元配置分散分析。N = 動物の数、n = 求心性神経の数。
Extended Data Fig. 4 EC細胞を活性化すると、大腸膨張に対する求心性出力とVMRが増加する。
a, DREADDアゴニストDCZ（1.7μM）はEChM3Dq腸オルガノイドにおいてCa2+応答を引き起こし、GCaMP蛍光比の変化で検出した。b, コントロールマウス（上段）およびEChM3Dqマウス（下段）において、ビヒクル（黒/灰）またはCNO（100μM；緑）存在下、10mgまたは500mgのvon frey hairs（vfh）によるストロークに反応して活動電位を発する骨盤粘膜求心性の代表例である。c,d, コントロールマウス（TacCre上段）とEChM3Dqマウス（下段）の雄（c）と雌（d）のvfhによる機械的刺激の増加に対するCNO（100μM）適用前と適用後の応答を示すグループデータ。e、DCZ（75μg/kg i.p.）後のTacCreおよびEChM3Dq雄マウス（N = 6, 7）でVMRが有意に増加したことを示す、すべての結腸伸展圧の曲線下面積を示すグループデータ。 f、EChM3Dq動物では結腸コンプライアンスが変化していない。パネルc, dではWilcoxon matched-pairs signed-rank 2-tailedテスト、パネルeではStudent's t-test (unpaired, 2-tailed); パネルfでは2元配置ANOVA。*p < 0.05, **p < 0.01, ns = not significant, エラーバーは平均±SEMを表す。N = 動物の数、n = 求心性の数。
Extended Data Fig. 5 EC操作モデルで胃腸の通過は変化しない。
a, TacCreコントロール（黒）とECPFTox（赤）の雄（N = 5, 3）および雌（N = 5, 4）マウス間で、総消化管および大腸通過時間は同様である。b、DCZ処理（75μg/kg）したTacCreおよびEChM3Dqの雄（N＝14、8）および雌（N＝4、4）マウスの総消化管通過時間は、雄（N＝3、4）および雌（N＝7、7）マウスの大腸通過時間と同様に速い傾向を示した。トランジットの測定は、DCZ i.p.注射の15分後に開始した。パネルa, bでは、対にならない両側Mann-Whitney Uテスト。N = 動物の数。
Extended Data Fig. 6 EC細胞は伸展感受性の求心性神経を変調させない。
VilCreコントロールマウスの大腸準備において、ベースライン時およびイソバレラート投与後に増加する伸張圧に対する求心性発火を示すグループデータ。二元配置分散分析（Šidákの多重比較検定）；ns =有意ではない、エラーバーは平均値±SEMを表す；n =求心性神経の数。
Extended Data Fig. 7 オスおよびメスマウスのEC細胞の活性化およびサイレンシングは、不安様行動を増加させる。
a, 試験の10分前にDCZ処理（75μg/kg i.p.）を行い、EPMの開腕または閉腕で過ごした時間。総移動時間および総移動距離は、TacCreコントロールおよびEChM3Dqマウス（N = 12, 9）の間で変化しなかった。 b, ECPFToxおよびTacCreコントロール動物（N = 18, 12）のEPMの開腕または閉腕で過ごした時間。c, ECPFToxマウスは、TacCre対照動物と比較して、ビー玉を埋める行動が有意に減少した（N = 17, 12）d, ECPFToxマウスは、ネストレットシュレッダー行動に差を認めない（N = 14, 12）e, TacCreとECPFToxマウスにおける文脈恐怖および誘発恐怖条件付け（N = 9, 8）. パネルaは二元配置分散分析（Šidákの多重比較検定），パネルb-eは対にならない両側マン・ホイットニー検定．**p < 0.01, ns = not significant, エラーバーは平均値±SEMを表す。
Extended Data Table 1 図1～図5の各パネルに示したデータについて、使用した統計検定と事後比較のリスト
フルサイズテーブル
補足情報
報告書の概要
権利と権限
シュプリンガー・ネイチャーまたはそのライセンサー（学会やその他のパートナー）は、著者またはその他の権利者との出版契約に基づき、本論文の独占的権利を有しています。本論文の受理された原稿版の著者によるセルフアーカイブは、かかる出版契約の条件および適用法のみに従います。
転載と許可
この記事について
この記事を引用する
Bayrer, J.R., Castro, J., Venkataraman, A. et al. Gut enterochromaffin cells drive visceral pain and anxiety. Nature 616, 137-142 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05829-8
引用元：ダウンロード
2022年4月6日受領
2023年2月10日受理
2023年3月22日発行
発行日2023年4月6日
DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-023-05829-8
対象者
ニューロフィジオロジー
痛み
コメント
コメントを投稿することで、私たちの規約とコミュニティガイドラインに従うことに同意したことになります。もし、罵詈雑言や規約・ガイドラインに沿わないものを見つけた場合は、不適切なものとしてフラグを立ててください。
ネイチャー（Nature） ISSN 1476-4687（オンライン） ISSN 0028-0836（印刷物）
ネイチャーズドットコムサイトマップ
ネイチャーポートフォリオについて
私たちについて
プレスリリース
報道関係者
お問い合わせ
ディスカバーコンテンツ
ジャーナルA-Z
テーマ別記事
ナノ
プロトコル交換
ネイチャーインデックス
パブリッシングポリシー
ネイチャー・ポートフォリオ・ポリシー
オープンアクセス
著者・研究者向けサービス
転載・許可
研究データ
言語編集
科学編集
ネイチャーマスタークラス
ネイチャーリサーチアカデミー
リサーチソリューション
図書館・施設
ライブラリアンサービス＆ツール
図書館員用ポータルサイト
オープンリサーチ
図書館に推薦する
広告・パートナーシップ
広告
パートナーシップとサービス
メディアキット
ブランデッドコンテンツ
キャリア開発
ネイチャーキャリア
ネイチャーコンファレンス
ネイチャーイベント
地域別ウェブサイト
ネイチャーアフリカ
ネイチャーチャイナ
ネイチャーインディア
自然イタリア
ネイチャージャパン
ネイチャーコリア
自然中東
個人情報保護方針

クッキー（Cookie）の使用

Cookieを管理する/私のデータを販売しない
法的注意事項

アクセシビリティ宣言

ご利用条件

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？