Artigos traduzidos sobre SNE

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Article: 
COVID-19: Gastrointestinal Manifestations and Potential Fecal–Oral Transmission
Artigo: 
COVID-19: Manifestações gastrointestinais e potencial transmissão fecal-oral
O surto de uma nova pneumonia por coronavírus se desenvolveu inicialmente em uma das maiores cidades, Wuhan, província de Hubei, na China, no início de dezembro de 2019 e foi declarada a sexta emergência de saúde pública de interesse internacional pela Organização Mundial de Saúde, e posteriormente denominada doença de coronavírus 2019 (COVID-19). Em 20 de fevereiro de 2020, um total de> 75.000 casos confirmados cumulativos e 2.130 mortes foram documentados globalmente em 26 países em 5 continentes. Estudos atuais revelam que os sintomas respiratórios de COVID-19, como febre, tosse seca e até dispneia, representam as manifestações mais comuns na apresentação semelhante à síndrome respiratória aguda grave (SARS) em 2003 e à síndrome respiratória do Oriente Médio em 2012, o que é firmemente indicativo de transmissão de gotículas e transmissão de contato. No entanto, a incidência de características menos comuns como diarreia, náusea, vômito e desconforto abdominal varia significativamente entre as diferentes populações do estudo, juntamente com um início precoce e leve frequentemente seguido por sintomas respiratórios típicos. Evidências crescentes de estudos anteriores de SARS indicaram que o tropismo do trato gastrointestinal (intestino) do coronavírus SARS (SARSCoV) foi verificado pela detecção viral em amostras de biópsia e fezes, mesmo em pacientes que receberam alta, o que pode fornecer explicações parcialmente para os sintomas gastrointestinais, potencial recorrência , e transmissão de SARS de eliminação persistente de humanos também. Notavelmente, o primeiro caso de infecção por COVID-19 confirmado nos Estados Unidos relatou uma história de 2 dias de náuseas e vômitos na admissão e, em seguida, evacuou com defecação no dia do hospital. Os ácidos nucléicos virais das fezes soltas e de ambas as amostras respiratórias apresentaram resultados positivos posteriormente. Além disso, a sequência COVID-19 também pode ser detectada na saliva auto-coletada da maioria dos pacientes infectados, mesmo não no aspirado nasofaríngeo, e o monitoramento em série de amostras de saliva mostraram declínios da carga viral salivar após a hospitalização. Dado que a detecção extrapulmonar de RNA viral não significa que o vírus infeccioso esteja presente, outras culturas virais positivas sugerem a possibilidade de infecção da glândula salivar e possível transmissão. Mais recentemente, dois laboratórios independentes da China declararam que isolaram com sucesso COVID-19 vivo das fezes de pacientes (não publicado). Tomados em conjunto, um número crescente de evidências clínicas nos lembra que o sistema digestivo diferente do sistema respiratório pode servir como uma via alternativa de infecção quando as pessoas estão em contato com animais selvagens infectados ou sofredores e portadores assintomáticos ou indivíduos com sintomas entéricos leves no início estágio deve ter sido negligenciado ou subestimado em investigações anteriores. Os médicos devem ter o cuidado de identificar prontamente os pacientes com sintomas gastrointestinais iniciais e explorar a duração da infecciosidade com conversão viral retardada. Até o momento, a modelagem molecular revelou pela tecnologia de sequenciamento de próxima geração que COVID-19 compartilha cerca de 79% de identidade de sequência com SARS-CoV, indicativo desses 2 b-coronavírus de linhagem B altamente homólogos e enzima conversora de angiotensina II (ACE2) , anteriormente conhecido como um receptor de entrada para SARS-CoV, foi confirmado exclusivamente na infecção por COVID-19, apesar das mutações de aminoácidos em alguns domínios de ligação ao receptor chave. É amplamente aceito que a transmissibilidade humana do coronavírus e a patogênese dependem principalmente das interações, incluindo ligação do vírus, reconhecimento do receptor, clivagem da protease e fusão da membrana, de seu domínio de ligação ao receptor da glicoproteína de pico transmembrana (proteína S), receptores celulares específicos (ACE2) e protease de serina transmembranar celular hospedeira (TMPRSS), com afinidade de ligação de COVID-19 a cerca de 73% de SARS-CoV. Análises recentes de bioinformática em dados de transcriptomas de célula única disponíveis do pulmão humano normal e do sistema gastrointestinal foram realizadas para identificar a composição e proporção das células que expressam ACE2 e revelaram que ACE2 não era apenas altamente expresso nas células AT2 do pulmão, mas também no esôfago células epiteliais superiores e estratificadas e enterócitos absortivos do íleo e cólon. Com o aumento permeabilidade da parede gastrointestinal a patógenos estranhos uma vez infectados com o vírus, sintomas entéricos como diarréia ocorrerão pela má absorção de enterócitos invadidos, o que em teoria indica que o sistema digestivo pode ser vulnerável à infecção por COVID-19. Em contraste, porque ACE2 e TMPRSS, especialmente TMPRSS2, estão co-localizados nas mesmas células hospedeiras e este último exerce efeitos hidrolíticos responsáveis ​​pela iniciação da proteína S e entrada viral nas células alvo, uma investigação bioinformática adicional fornece evidências adicionais para infecciosidade entérica de COVID19 naquele a alta taxa de co-expressão foi encontrada nos enterócitos absortivos e nas células epiteliais superiores do esôfago, além das células AT2 do pulmão. No entanto, o mecanismo exato dos sintomas gastrointestinais induzidos por COVID-19 ainda permanece indefinido. Com base nessas considerações, as estratégias baseadas em ACE2 contra COVID-19, como proteínas de fusão ACE2 e inibidores de TMPRSS2, devem ser aceleradas em pesquisa clínica e desenvolvimento para diagnóstico, profilaxia ou tratamento.
Por último, lesão hepática leve a moderada, incluindo aminotransferases elevadas, hipoproteinemia e prolongamento do tempo de protrombina, foi relatada nas investigações clínicas existentes do COVID-19, enquanto até 60% dos pacientes que sofrem de SARS tinham insuficiência hepática. A presença de ácidos nucléicos virais de SARS no tecido hepático confirmou a infecção direta por coronavírus no fígado, e biópsias hepáticas percutâneas de SARS mostraram mitoses conspícuas e apoptose junto com características atípicas, como corpos acidofílicos, balonamento de hepatócitos e atividades lobulares sem deposição de fibrina ou fibrose. Acredita-se que a hepatotoxicidade associada à SARS pode ser provável com hepatite viral ou um efeito secundário associado com toxicidade de drogas devido ao consumo de altas doses de medicamentos antivirais, antibióticos e esteróides, bem como reação exagerada do sistema imunológico. No entanto, pouco se sabe sobre a infecção por COVID-19 no fígado. Surpreendentemente, dados recentes de sequenciamento de RNA de célula única de 2 coortes independentes revelaram um enriquecimento significativo da expressão de ACE2 em colangiócitos (59,7% das células) em vez de hepatócitos (2,6% das células), sugerindo que COVID-19 pode levar a danos diretos ao intra-hepático ductos biliares.10 Ao todo, esforços substanciais devem ser feitos para ficar alerta sobre os sintomas digestivos iniciais de COVID-19 para detecção precoce, diagnóstico precoce, isolamento precoce e intervenção precoce.
Article: Enteric nervous system: sensory transduction, neural circuits and gastrointestinal motility
Artigo: Sistema nervoso entérico: transdução sensorial, circuitos neurais e
motilidade gastrointestinal
Resumo | O trato gastrointestinal é o único órgão interno que evoluiu com sistema nervoso independente, conhecido como sistema nervoso entérico (SNE). Esta revisão fornece uma atualização sobre os avanços que foram feitos em nossa compreensão de como os neurônios dentro do ENS coordenam as funções sensoriais e motoras. Compreender essa função é fundamental para determinar como surgem os déficits nos padrões motores neurogênicos. O conhecimento de
como a distensão ou estimulação química do intestino evoca respostas sensoriais no ENS e no sistema nervoso central progrediu, incluindo elementos críticos que fundamentam a mecanotransdução do peristaltismo colônico evocado por distensão. Ao contrário do pensamento original, as evidências sugerem que a serotonina da mucosa não é necessária para o peristaltismo ou para os complexos motores de migração do cólon, embora possa modular suas características. Estímulos quimiossensoriais aplicados ao lúmen podem liberar substâncias das células enteroendócrinas, que podem, subsequentemente, modular a atividade ENS. Avanços foram feitos nas tecnologias optogenéticas, de modo que classes neuroquímicas específicas de neurônios entéricos podem ser estimuladas. O foco principal desta revisão serão os avanços mais recentes em nossa compreensão de como os neurônios sensoriais intrínsecos no ENS detectam e respondem aos estímulos sensoriais e como esses mecanismos diferem das terminações nervosas sensoriais extrínsecas no intestino que fundamentam o eixo intestino-cérebro.
Na última década, tem havido um interesse extraordinário em como o intestino e o cérebro se comunicam, em particular no que diz respeito ao microbioma e como as substâncias dentro da parede do intestino podem ser responsáveis por mudanças na saúde e no bem-estar. Compreender como o intestino responde a diferentes substâncias no lúmen requer uma compreensão de como os diferentes nervos sensoriais são ativados. Discernir como o intestino detecta os estímulos sensoriais é de suprema importância para a compreensão do controle do eixo intestino-cérebro. Houve avanços importantes em nosso conhecimento sobre os diferentes tipos de neurônios sensoriais intrínsecos e extrínsecos que comunicam os reflexos locais dentro e fora do intestino para a medula espinhal e o cérebro. Desde meados do século XVIII, sabe-se que segmentos do intestino isolados de vertebrados podem responder a estímulos específicos, apesar do intestino estar desconectado do cérebro e da medula espinhal1. Surpreendentemente, não foi até meados da década de 1990 que evidências inequívocas foram apresentadas do sistema nervoso entérico (ENS) contendo sua própria população de neurônios sensoriais2 e que esses neurônios são capazes de iniciar respostas reflexas mediadas apenas por meio do ENS3. Nos últimos 5 a 10 anos, houve avanços importantes em nossa compreensão de como estímulos químicos e mecânicos aplicados à parede intestinal podem eliciar respostas de reflexo neural dentro do ENS. Também houve grandes avanços em nossa compreensão de como os aferentes extrínsecos, com terminações nervosas sensoriais na parede intestinal (mas seus corpos celulares fora do intestino) respondem a certos estímulos. Curiosamente, estudos demonstraram que, mesmo dentro da mesma região do intestino da mesma espécie, os mecanismos que transduzem estímulos mecânicos ou químicos do intestino em reflexos neurais podem diferir substancialmente entre neurônios sensoriais intrínsecos (no ENS) e terminações nervosas sensoriais extrínsecas no intestino que têm seus corpos celulares fora da parede intestinal. Entender como o intestino detecta os estímulos sensoriais é de suma importância para compreender o controle do eixo intestino-cérebro. Nesta revisão, discutimos os principais avanços que foram feitos em relação aos mecanismos subjacentes à transdução de estímulos sensoriais na parede intestinal em atividade neural dentro dos nervos sensoriais intrínsecos e extrínsecos.
Sistema Nervoso Entérico 
De todos os órgãos ocos do corpo, o trato gastrointestinal é o único órgão a ter evoluído com seu próprio sistema nervoso completo, conhecido como ENS, que pode funcionar de forma totalmente independente de quaisquer entradas neurais do sistema nervoso central (SNC), que é, o cérebro e a medula espinhal. Talvez a melhor evidência para apoiar a natureza autônoma do ENS é exemplificada quando os segmentos do intestino são removidos de vertebrados e estudados de forma isolada ex vivo. Sob essas condições, o intestino continua a gerar padrões motores neurogênicos propulsivos complexos, apesar de todos os nervos extrínsecos serem cortados4–6. A noção de que o intestino era capaz de gerar respostas reflexas independentes do SNC foi identificada pela primeira vez em 1755 por Von Haller, que afirmou que, após a retirada do intestino do corpo “os intestinos neste estado após serem privados de toda comunicação com o cérebro, preserve seu movimento peristáltico ”(Fig. 1). Sua descoberta foi apoiada 135 anos depois por Lüderitz, que forneceu a primeira descrição clara de que a estimulação local do intestino poderia evocar respostas polarizadas em segmentos isolados do intestino. Cerca de 10 anos depois, Bayliss e Starling então confirmaram a presença de respostas neurais polarizadas em segmentos exteriorizados do intestino do cão após estimulação local, levando-os a formular a 'lei do intestino', que afirmava: “A estimulação local do intestino produz excitação acima e inibição abaixo do ponto excitado ”(Fig. 1). No entanto, foi através do trabalho de Trendelenburg durante a Primeira Guerra Mundial que o agora comum termo "reflexo peristáltico" foi cunhado, que ele usou para descrever a propulsão real do conteúdo ao longo de segmentos intestinais isolados4. Desde esses primeiros estudos seminais, houve muito progresso na identificação dos mecanismos de controle fundamentais subjacentes à propulsão neurogênica no intestino delgado e grosso de vertebrados delgados, incluindo o intestino delgado e cólon de humanos, confirmando que o ENS sozinho é capaz de gerar motores neurogênicos complexos padrões sem entradas do CNS (Fig. 2). O ENS consiste em muitos milhares de pequenos gânglios discretos que retêm a continuidade neural entre si, formando dois plexos neuronais ganglionados distintos chamados plexos mioentéricos e submucosos. Ao contrário do músculo esquelético, que é apenas inervado por neurônios excitatórios, as células musculares lisas do trato gastrointestinal são densamente inervadas por neurônios motores excitatórios e inibitórios. Dentro de cada plexo encontra-se uma população heterogênea de neurônios individuais com codificação neuroquímica, projeções e papéis funcionais distintos. Os gânglios nos plexos submucosos e mioentéricos são conectados aos gânglios vizinhos por meio de filamentos internodais que transportam axônios por distâncias substanciais (até mesmo 13 cm) para facilitar a condução rápida de sinais neuronais ao longo do intestino. Há considerável redundância no ENS - a perda de um grande número de neurônios entéricos não leva necessariamente à perda de motilidade ou função. Camundongos que perdem pelo menos metade de seu ENS ainda podem gerar complexos motores do cólon neurogênicos de propagação rítmica e viver uma vida normal. O processo evolutivo que levou ao desenvolvimento da ENS não se restringiu aos vertebrados. Invertebrados simples no filo cnidário com simetria radial, como Hydra, desenvolveram um sistema nervoso intrínseco sem qualquer gânglio central (isto é, um SNC) que é claramente capaz de gerar movimentos propulsivos do tipo peristáltico e expelir resíduos. Em geral, o papel do plexo mioentérico é coordenar os movimentos musculares subjacentes à propulsão do conteúdo, enquanto o plexo submucoso está amplamente envolvido na secreção e absorção. Presume-se que o plexo mioentérico desempenhe papel semelhante nos invertebrados. A importância do ENS para a vida é mais bem exemplificada em vertebrados que nascem com mutações genéticas que levam à perda completa dos gânglios entéricos no colorreto terminal. Várias espécies animais com perda completa de neurônios entéricos ao longo de uma extensão substancial do colo não apresentam padrões de motilidade neurogênica e apresentam expulsão inadequada do conteúdo do cólon; este defeito geralmente leva ao desenvolvimento de megacólon e os animais comumente morrem logo após o nascimento. Há um interesse de longo prazo na geração de neurônios entéricos em regiões
aganglionares do intestino de uma variedade de mamíferos nascidos com doença de Hirschsprung ou em mamíferos que desenvolvem enteropatias associadas a uma deficiência em vários neurônios entéricos (por exemplo, doença de Chagas). Nos últimos anos, estudos demonstraram que neuroesferas contendo progenitores neurais transplantados de camundongos e humanos podem se integrar ao cólon aganglionar de camundongos tanto in vivo quanto ex vivo. No entanto, devido ao fenótipo extremo do modelo de camundongo aganglionar usado, a grande maioria dos descendentes morreu nos primeiros 1–2 meses de nascimento (independente do tratamento da neurosfera), tornando difícil determinar os benefícios potenciais do tratamento. Foi agora demonstrado que os progenitores ENS de células-tronco pluripotentes humanas podem ser derivados e isolados de forma eficiente, levando à sua diferenciação em neurônios entéricos funcionais. Esta pesquisa mostrou que os precursores de ENS derivados in vitro exibem migração direcionada no embrião em desenvolvimento de pintos e colonização do intestino grosso de roedores adultos. Estudos in vivo empolgantes demonstraram que células-tronco neurais entéricas podem ser transplantadas e integradas com sucesso in vivo para restaurar neurônios nitrérgicos em cólon de camundongo com deficiência de óxido nítrico41. Este estudo demonstrou que o transplante de células-tronco neurais entéricas in vivo leva à recuperação de neurônios entéricos neuronais óxido nítrico sintase positivo e restauração da motilidade. Esses efeitos foram associados ao desenvolvimento de redes elaboradas de células transplantadas. Esse achado foi um grande avanço porque demonstrou, pela primeira vez, que o transplante de células-tronco neurais entéricas pode levar a uma melhora na função colônica. Tem havido alguma controvérsia a respeito da expectativa de vida e das taxas de renovação dos neurônios entéricos. A controvérsia surge porque estudos originais em camundongos mostraram que a neurogênese continua pós-natal até cerca do 21º dia pós-natal, ponto em que a neurogênese diminui. No entanto, um conceito muito diferente foi proposto em 2017 por Kulkarni et al., Ou seja, que a taxa de renovação neuronal entérica e neurogênese em camundongos adultos ocorre em uma taxa rápida, em que> 85% dos neurônios mioentéricos no intestino delgado de camundongo adulto são menores de 2 semanas de idade. Se isso for verdade, essa taxa de renovação neuronal exigiria morte celular substancial, embora a apoptose tenha se mostrado infrequente, se é que ocorre, no desenvolvimento de ENS de camundongos. O estudo de Kulkarni et al. propuseram que, apesar da perda contínua de células neuronais (devido à apoptose), a renovação substancial e a neurogênese dos neurônios entéricos adultos significa que o número total de neurônios mioentéricos permanece constante no intestino delgado de camundongo adulto43. Sugeriu-se que isso ocorresse devido à formação de neurônios a partir da divisão de células precursoras localizadas nos gânglios mioentéricos que expressam nestina e p75NTR43. Além disso, este estudo sugeriu que houve uma perda de aproximadamente 4-5% dos neurônios mioentéricos diariamente, equivalente a cerca de 30% dos neurônios mioentéricos a cada 7 dias. Se a maioria dos neurônios está girando em uma taxa tão alta, não está claro como os estudos de rastreamento neuronal retrógrado podem visualizar neurônios entéricos marcados muitos dias após a aplicação de rastreadores aos gânglios autônomos46. Também não está claro como as conexões sinápticas entre os neurônios e a neurotransmissão podem persistir se os corpos das células nervosas estiverem girando tão rapidamente47. Estudos futuros serão necessários para fornecer uma melhor compreensão das taxas de renovação neuronal e se taxas de renovação semelhantes ocorrem em toda a extensão do trato gastrointestinal. Assim como o coração, o intestino contém células marcadoras não neuronais que geram ritmicidade elétrica nas células musculares lisas. Essas oscilações elétricas no músculo liso são chamadas de ondas lentas. As células marcapasso do trato gastrointestinal que geram ondas lentas foram identificadas como células intersticiais de Cajal (ICC). As ondas lentas causam contrações fásicas do intestino sem qualquer necessidade de atividade dos neurônios entéricos. É aceito que o ENS é necessário para a propulsão ao longo do intestino. No entanto, de acordo com evidências em modelos experimentais, o CCI do tipo marcapasso (ao nível do plexo mioentérico) e a ritmicidade elétrica que essas células geram não são necessários para a função gastrointestinal normal, pelo menos no intestino delgado, onde podem ser ablacionados seletivamente . Em contraste, camundongos que não conseguem desenvolver um ENS, mas ainda desenvolvem ICC na região do músculo liso aganglionar e, portanto, são incapazes de gerar propulsão suficiente ou contrações polarizadas que poderiam impulsionar o conteúdo, morrem logo após o nascimento. Esta pesquisa mostrou que, embora o ICC no nível do plexo mioentérico (referido como ICC-Myenteric, denominado 'ICCMY') fosse importante para a peristalse mediada por ondas lentas, essas células marcapasso e as despolarizações elétricas rítmicas que geram eram incapazes de assumir sobre o papel crítico da ENS. Curiosamente, camundongos mutantes sem ICC do tipo marca-passo no nível do plexo mioentérico e, conseqüentemente, sem ondas elétricas lentas no intestino delgado vivem uma vida inteira com déficits gastrointestinais menores ou nenhum óbvio e ainda geram contrações neurogênicas propagantes. Existem evidências de que outra população de ICC adjacente às células musculares lisas são importantes para a neurotransmissão, embora isso ainda seja controverso e alguns não estejam convencidos como excitatórios60 e a neurotransmissão inibitória persiste em animais sem essa população de ICC. Com o rápido aumento do interesse na comunicação sensorial dentro do intestino e ao longo do eixo intestino-cérebro, nossa compreensão da inervação sensorial do trato gastrointestinal tem sido o foco de muita atenção. Uma vez que o trato gastrointestinal é o único órgão interno que desenvolveu seus próprios neurônios sensoriais, há um grande interesse em entender como os mecanismos de ativação dos neurônios sensoriais intrínsecos diferem das terminações nervosas sensoriais extrínsecas no trato gastrointestinal (Fig. 3). Além disso, compreender a contribuição relativa dos nervos sensoriais intrínsecos versus extrínsecos para a geração de respostas reflexas quimiossensoriais e mecanossensoriais é de suprema relevância para o desenvolvimento de futuras intervenções terapêuticas para modificar a função gastrointestinal.
Neurônios sensoriais intrínsecos
Mecanotransdução. Foi demonstrado pela primeira vez em meados do século XVIII que o trato gastrointestinal é único, pois pode responder a estímulos sensoriais in vitro. Outros órgãos viscerais, como a bexiga, o útero e os pulmões, dependem de estímulos sensoriais transmitidos ao SNC por meio de aferências espinhais ou vagais para estimular os reflexos motores. Houve avanços importantes em nossa compreensão da inervação sensorial intrínseca do trato gastrointestinal. Há muitos anos se suspeitava que existe uma população de neurônios sensoriais intrínsecos à parede intestinal. Na verdade, em meados dos anos 1700, Von Haller parece ter sido o primeiro a identificar que o intestino isolado poderia reter a capacidade de responder a estímulos sensoriais, apesar de perder a conectividade com a medula espinhal. Ele afirmou que, se tocasse os intestinos com uma faca ou produtos corrosivos, o intestino respondia como se ainda estava conectado à medula espinhal e ao cérebro. Esse achado foi a primeira evidência documentada de que o intestino poderia responder a estímulos sem nenhuma via neural aparente entre o intestino e o SNC. No entanto, só depois que os primeiros registros eletrofisiológicos intracelulares foram feitos de neurônios entéricos é que surgiram evidências para uma classe
de neurônios sensoriais realmente dentro do ENS. Além disso, evidências convincentes de que alguns neurônios entéricos no intestino delgado da cobaia exibiam propriedades sensoriais não foram apresentadas até meados da década de 1990. Esses estudos revelaram inicialmente que os neurônios com morfologia Dogiel tipo II eram de fato responsivos a estímulos químicos e mecânicos. Os neurônios Dogiel tipo II têm características distintas, consistindo em grandes somas de células e processos multipolares que se ramificam extensivamente no plexo mioentérico66 e têm projeções tanto na mucosa (Tabela 1) quanto circunferencialmente ou aboralmente ao longo do intestino. A noção de que neurônios com morfologia Dogiel tipo II poderiam funcionar como neurônios mecanossensoriais também foi apoiada pelo trabalho de Mao et al. no intestino delgado do rato. Os autores mostraram que, durante gravações em patch de corpos celulares nervosos Dogiel tipo II que foram imersos em uma solução de baixo Ca2 + (para bloquear toda a transmissão sináptica), esses neurônios geraram explosões de potenciais de ação em resposta à compressão mecânica dos tratos de fibras nervosas vizinhas. Suas descobertas forneceram evidências adicionais de que a mecanosensação pode ser uma propriedade onipresente dos neurônios Dogiel tipo II no ENS de diferentes espécies. Embora se pensasse que os neurônios Dogiel tipo II eram o único neurônio sensorial intrínseco no ENS, a pesquisa mostrou que outras populações de neurônios entéricos com morfologias Dogiel tipo I também podem ter propriedades mecanossensoriais (Tabela 1). Os neurônios Dogiel tipo I foram originalmente classificados como tendo corpos celulares de pequeno a médio porte com dendritos curtos, largos e planos e um único axônio. Estudos posteriores identificaram neurônios Dogiel tipo I como sendo predominantemente interneurônios ou neurônios motores. No íleo de camundongo, a imagem neuronal do ENS revelou que 22% dos neurônios mioentéricos estão se adaptando rapidamente aos neurônios mioentéricos mecanossensíveis, enquanto, no cólon, eles representam 15% dos neurônios mioentéricos. No intestino da cobaia, 45% dos neurônios mioentéricos em cultura responderam com propriedades mecanossensoriais. Os neurônios mioentéricos de adaptação rápida foram demonstrados como prevalentes no ENS de uma variedade de espécies e esses neurônios codificam mudanças dinâmicas na força. Isso foi demonstrado quando a frequência de disparo do potencial de ação foi considerada proporcional à deformação aplicada ao gânglio no qual a célula soma estava localizada. Esses neurônios foram confirmados no intestino delgado de camundongos, corpo gástrico de cobaias e cólon humano. Notavelmente, as forças de deformação ativaram todas as classes de neurônios entéricos mecanossensíveis, enquanto o estresse de cisalhamento foi menos eficaz. Com base nessas descobertas,
há um raciocínio sólido de que os neurônios com propriedades Dogiel tipo I ou tipo II podem não apenas responder a estímulos sensoriais como aferentes primários, mas também receber entradas sinápticas de outros neurônios. De fato, estudos eletrofisiológicos intracelulares revelaram que uma população de neurônios Dogiel tipo I (interneurônios) no plexo mioentérico do cólon de cobaia são mecanicamente sensíveis e também recebem entradas sinápticas rápidas. Curiosamente, existem grandes diferenças nos mecanismos de mecanotransdução dos neurônios Dogiel tipo II no intestino delgado da cobaia em comparação com os neurônios Dogiel tipo I no intestino grosso da mesma espécie. Por exemplo, no cólon distal da cobaia, os neurônios Dogiel tipo I são amplamente sensíveis ao estiramento e continuam a disparar potenciais de ação quando a tensão do músculo liso é reduzida ou abolida (ou seja, quando os músculos estão paralisados). Em contraste, no intestino delgado da cobaia, os neurônios Dogiel tipo II são sensíveis a mudanças na tensão muscular e, quando os músculos estão paralisados, esses neurônios são marcadamente menos responsivos a mudanças no comprimento circunferencial em comparação com os neurônios Dogiel tipo I. Por que os mecanismos de mecanotransdução são tão diferentes entre o intestino delgado e o cólon não são claros, mas podem estar relacionados com a composição diferente do conteúdo luminal e o fato de que a maior parte do líquido é propulsionada no intestino delgado, enquanto a maioria dos sólidos é propelida na distal cólon. Um dos principais mistérios não resolvidos dos neurônios Dogiel tipo II é se a rápida liberação de substâncias (como a serotonina) das células enteroendócrinas pode ativar dinamicamente os terminais dos neurônios que se projetam para a mucosa. Supõe-se que a serotonina endógena é liberada das células enterocromafins (EC) após a distorção da mucosa e que isso pode ativar diretamente os terminais do neurônio Dogiel tipo II que se projetam para a mucosa. Apesar de ser bem aceito que a 5-hidroxitriptamina (5-HT) exógena pode ativar os terminais dos neurônios Dogiel tipo II diretamente79, não há evidências óbvias de que a 5-HT endógena liberada das células EC possa ativar rapidamente seus terminais diretamente (Fig. 4 ) Esses neurônios formam um circuito sensorial único, pelo menos no intestino da cobaia, que envolve a ativação preferencial de interneurônios excitatórios ascendentes e neurônios motores excitatórios. Nossa compreensão dos mecanismos subjacentes à mecanotransdução dos neurônios intestinofugais no ENS progrediu, embora seu papel funcional preciso no corpo permaneça um tanto misterioso. Neurônios intestinofugais são neurônios com corpos celulares na parede intestinal, tipicamente no plexo mioentérico, que têm projeções axônicas para fora da parede intestinal para neurônios simpáticos nos gânglios pré-vertebrais (Figs. 2,3). Quando ativados por estimulação mecânica do intestino, esses neurônios geram potenciais sinápticos rápidos e, às vezes, potenciais sinápticos lentos em neurônios simpáticos. A crença atual é que, quando os neurônios intestinofugais são ativados no ENS, eles provavelmente funcionam para causar aumento da inibição simpática da motilidade intestinal por meio de neurônios noradrenérgicos nos gânglios pré-vertebrais. Para apoiar essa teoria, há evidências experimentais claras de que, quando um segmento do cólon está distendido, as vias reflexas simpáticas extrínsecas podem inibir segmentos isolados vizinhos do cólon em um banho de órgão. Em contraste com o que se sabe sobre neurônios sensoriais intrínsecos no ENS, que respondem diretamente a estímulos químicos ou mecânicos sem qualquer transmissão sináptica, os neurônios intestinofugais no cólon distal81– e cólon proximal são em grande parte neurônios de segunda ordem que são ativados indiretamente (Fig. 3) por entradas sinápticas rápidas
de outros neurônios entéricos que respondem diretamente a estímulos sensoriais. Entretanto, em ambas as regiões do intestino, uma população de neurônios intestinofugais parece responder diretamente aos estímulos mecânicos, uma vez que o bloqueio da transmissão sináptica no cólon não impede o disparo ativado por distensão desses neurônios. Sabe-se que os neurônios intestinofugais, pelo menos no cólon distal de animais de laboratório, são ativados potentemente por mudanças no alongamento circunferencial, mas não respondem ao alongamento longitudinal. Curiosamente, esse achado está em contraste direto com a mecanotransdução das terminações aferentes espinhais no cólon (cujos corpos celulares estão fora da parede intestinal, nos gânglios da raiz dorsal), que são ativadas potentemente por alongamento circunferencial e longitudinal. No momento, o que se sabe sobre a mecanossensação dos neurônios intestinofugais no cólon é semelhante ao nosso conhecimento atual sobre os neurônios sensoriais intrínsecos do cólon, a saber, que ambos são amplamente insensíveis às mudanças na tensão muscular. Ou seja, a paralisia da contração do músculo liso e a redução do tônus ​​muscular ou da tensão no cólon de animais de laboratório não têm efeito
detectável no disparo ativado por estiramento de qualquer classe de neurônio entérico. Além disso, os neurônios intestinofugais na verdade diminuem seu disparo durante a contração muscular. Miller e Szurszewski sugeriram que os neurônios intestinofugais respondem principalmente às mudanças no comprimento em vez de atuarem como receptores de tensão, e funcionam para monitorar as mudanças no volume intracolônico. Essa hipótese baseou-se em seus achados, que demonstraram claramente um aumento do disparo do neurônio intestinofugal com o aumento do comprimento circunferencial e uma diminuição do disparo com a contração, ou seja, com a diminuição do volume intraluminal. Novamente, esse aspecto é muito diferente das terminações nervosas aferentes espinhais que inervam a mesma região do cólon, que mostram disparos aumentados de potenciais de ação com aumentos na tensão muscular (em condições isotônicas ou isométricas). Os mecanismos iônicos subjacentes à transdução de estímulos mecânicos e químicos de neurônios sensoriais intrínsecos no ENS não são bem compreendidos. Sabe-se que a mecanotransdução das terminações aferentes espinhais é muito rápida, envolvendo canais mecanizados diretos, e não requer liberação exocitótica de transmissores, uma vez que a mecanotransdução persiste em solução de cálcio zero e não é bloqueada pelo canal iônico ativado por estiramento convencional ou potencial de receptor transiente bloqueadores de canais. Esse aspecto sugere que os canais iônicos ativados por estiramento envolvem mecanotransdução física direta. Se os membros da família de canais de íons Piezo estão envolvidos, como são para a mecanotransdução direta de aferentes somáticos na pele, aguarda um estudo mais aprofundado. Os neurônios intestinofugais também podem ser diretamente sensíveis ao mecanismo e responder à sondagem do cabelo de Von Frey (Fig. 3), confirmando as primeiras sugestões de que uma população desses neurônios pode de fato ser diretamente mecanossensível. O nível em que esses neurônios participam do controle dinâmico da motilidade gastrointestinal in vivo permanece obscuro.
Geração de padrões neurogênicos
Houve alguns avanços importantes em nossa compreensão dos mecanismos neuronais intrínsecos e das vias subjacentes ao peristaltismo evocado por distensão. Originalmente, na década de 1950, o trabalho do laboratório de Büllbring sugeriu que a liberação de 5-HT da mucosa era importante para a ocorrência de peristaltismo evocado por distensão, achados que foram amplamente baseados na observação de que o 5-HT endógeno era liberado quando o peristaltismo ocorria e que a 5-HT exógena também pode provocar peristaltismo. De fato, desde então, outros também propuseram que a liberação endógena de 5-HT da mucosa tinha um papel essencial na geração de peristaltismo colônico ou complexos motores migratórios do cólon (CMMCs) 103. Como os antagonistas de 5-HT também podiam bloquear esses padrões motores no cólon de animais de laboratório, parecia haver um caso convincente de que 5-HT endógeno era importante para a ocorrência de peristaltismo evocado por distensão. Essa noção foi contestada na década passada, quando um inibidor seletivo de pequenas moléculas da enzima triptofano hidroxilase 1 (TPH1) foi administrado a camundongos conscientes para bloquear seletivamente a síntese de 5-HT da mucosa. Verificou-se que esta droga não tinha efeito no esvaziamento gástrico, trânsito colônico ou tempos gerais de trânsito gastrointestinal, levantando dúvidas sobre as sugestões anteriores de que o 5-HT da mucosa era um jogador essencial na motilidade gastrointestinal. Em apoio a esses achados, estudos mostraram que, em camundongos conscientes, a ablação genética do gene Tph1 também não levou a alterações no trânsito gastrointestinal in vivo e ainda ocorreram CMMCs. Registros amperométricos em tempo real da liberação de 5-HT forneceram informações poderosas sobre o papel da liberação de 5-HT na mucosa. Estudos mostraram que a liberação de 5-HT endógeno que ocorreu ao mesmo tempo que o peristaltismo ou CMMCs foi na verdade uma consequência da contração subjacente ao peristaltismo e não a causa subjacente do peristaltismo ou CMMCs. Embora o bloqueio farmacológico ou genético da síntese mucosa de 5-HT não reduza o trânsito gastrointestinal in vivo, estudos demonstraram que os inibidores da recaptação da serotonina causam uma redução no limiar para desencadear contrações propulsivas no intestino delgado de cobaias110. Concluiu-se que a liberação de fundo de 5-HT endógeno da mucosa por si só é inadequada para modificar o limiar da atividade motora propulsiva. No entanto, se 5-HT exógeno fosse aplicado ao lúmen, ou houvesse aumento da liberação de 5-HT endógeno, isso diminuía o limiar de contrações propulsivas no intestino delgado de cobaias, que era mediado pelo 5-HT3 e 5- Receptores HT4. De fato, outros haviam mostrado há algum tempo que o 5-HT aplicado na mucosa reduz o limiar de peristalse no intestino delgado de cobaias, provavelmente mediado pelo receptor 5-HT3 localizado na mucosa, mas não na superfície serosa do intestino. Este aspecto foi determinado quando os antagonistas 5-HT3 afetaram o limiar peristáltico quando aplicados luminalmente, mas não quando aplicados serosalmente. Esses achados corroboram estudos anteriores que mostram que o peristaltismo evocado por distensão e a propulsão do conteúdo fecal natural não cessaram quando a mucosa foi removida e toda a liberação dinâmica de 5-HT endógeno da mucosa foi evitada, levando à conclusão de que o processo de mecanotransdução subjacente O peristaltismo colônico evocado por distensão por pelotas fecais naturais requeria apenas o plexo mioentérico e as camadas de músculo liso. Resultados semelhantes foram obtidos no intestino delgado, onde o peristaltismo ainda ocorria em preparações isoladas intactas onde a mucosa e a submucosa haviam sido dissecadas. Tomados em conjunto, esses achados levaram à conclusão inevitável de que o peristaltismo evocado por distensão envolveu um circuito reflexo neural intrínseco no plexo mioentérico, cujos receptores de estiramento devem estar localizados fora da mucosa. A única possibilidade restante era que o circuito evocado por distensão ficasse no plexo mioentérico. Estudos posteriores no cólon mostraram que o processo de transdução mecanossensorial necessário para a ativação das vias nervosas excitatórias ascendentes e inibitórias descendentes evocadas por distensão (pelo menos no cólon) era criticamente dependente da conectividade entre o músculo circular e os gânglios mioentéricos. A remoção do músculo circular evitou a distensão provocada pelas vias excitatórias ascendentes e inibitórias descendentes, mas a remoção do músculo longitudinal do plexo mioentérico não reduziu a mecanotransdução. Além disso, a remoção do músculo circular do plexo mioentérico aboliu a grande maioria dos potenciais sinápticos rápidos em curso no ENS do cólon distal, mas a remoção do músculo longitudinal não. Uma possibilidade é que os neurônios sensoriais intrínsecos do cólon tenham projeções nervosas finas localizadas na camada muscular circular que são sensíveis ao comprimento e são destruídas quando a camada circular é removida. Na verdade, tanto os neurônios Dogiel tipo II quanto os neurônios Dogiel tipo I mecanossensíveis mostraram ter processos finos no músculo circular. Existem evidências convincentes de que as populações de células enteroendócrinas no intestino são mecanossensíveis e podem liberar grandes quantidades de 5-HT. No entanto, evidências de vários laboratórios mostraram que esta liberação de 5-HT não é necessária para iniciar o peristaltismo evocado por distensão, nem parece ser necessária para o trânsito normal e ordenado do conteúdo in vivo. Não há dúvida de que grandes quantidades de 5-HT podem ser liberadas na corrente sanguínea em resposta à distensão (grande parte da qual é absorvida pelas plaquetas). No entanto, a concentração final de 5-HT que atinge as células efetoras alvo não está clara. Um dos principais focos de pesquisas futuras
será desvendar o papel funcional das células enteroendócrinas em animais vivos. De fato, há evidências de mudanças importantes na expressão do transportador de recaptação de serotonina e aumento da expressão de 5-HT da mucosa em mamíferos com doença inflamatória intestinal e é possível que a 5-HT endógena seja amplamente responsável pelas mudanças na excitabilidade de ENS apenas na doença estados. Registros diretos de células EC isoladas revelaram que elas são de fato eletricamente excitáveis ​​e expressam os principais canais iônicos para a geração de potenciais de ação. Essa expressão inclui canais de Ca2 + do tipo L, que são essenciais para a contração ou liberação de 5-HT evocada por distensão. A identificação dos canais iônicos mecanossensíveis que fundamentam os padrões motores neurogênicos evocados por distensão no intestino, como o peristaltismo, é de grande interesse, em particular a família Piezo de canais iônicos mecanizados e seu papel nos reflexos evocados por estiramento em órgãos viscerais como o intestino. Um estudo publicado em 2018 mostrou que, no intestino de cobaia, o canal iônico mecanossensível Piezo 1 é expresso em neurônios entéricos entéricos nitrérgicos e alguns colinérgicos, enquanto Piezo 2 raramente é expresso em quaisquer neurônios entéricos. Esperamos com entusiasmo para saber se os canais Piezo estão envolvidos na ativação do alongamento do peristaltismo. Curiosamente, foi demonstrado que as células EC expressam o canal iônico mecanossensível Piezo 2, que está localizado próximo às vesículas contendo serotonina. Esses estudos também mostraram que a sensibilidade mecânica de um subconjunto de células EC isoladas depende dos canais de íons Piezo 2. Esta descoberta pode ser importante porque este canal emergiu como um jogador importante na mecanotransdução nas células de Merkel na pele para modular a conversão do toque em sensação de coceira. Além disso, estudos sugerem que algumas populações de células enteroendócrinas também fazem conexões sinápticas com terminações aferentes vagais, muito parecidas com o complexo neurito-célula de Merkel na pele. Concluiu-se a partir desses estudos que o glutamato liberado sinapticamente é usado por uma célula sensor epitelial no intestino para transduzir rapidamente os estímulos luminais para o SNC. Existem diferenças importantes nos processos de mecanotransdução que convertem a distensão mecânica do intestino delgado e do cólon em padrões motores neurogênicos. No intestino delgado, os mecanismos subjacentes ao peristaltismo evocado por distensão requerem tônus ​​muscular ou tensão nos músculos lisos. Isso é apoiado por gravações diretas de neurônios sensoriais intrínsecos no intestino delgado que apresentam sensibilidade ao alongamento substancialmente reduzida após paralisia muscular (discutida anteriormente). Por outro lado, no cólon, a paralisia do tônus ​​ou da tensão no músculo liso tem pouco ou nenhum efeito nas vias do reflexo peristáltico evocado por distensão ou na propagação do peristaltismo. Essa descoberta significa que os neurônios sensoriais subjacentes à ativação do peristaltismo colônico são principalmente sensíveis ao comprimento, em vez de à tensão muscular ou ao tônus. O processo preciso de transdução iônica, pelo qual o alongamento mecânico ativa os neurônios entéricos no cólon, para desencadear o peristaltismo ou CMMCs, não é totalmente compreendido.
Circuitos ENS e padrões de motilidade
Quimotransdução. Embora a liberação endógena de 5-HT da mucosa não seja necessária para a motilidade gastrointestinal normal ou trânsito no intestino saudável, há evidências de que a liberação endógena de 5-HT da mucosa pode modular a atividade ENS e os padrões motores gastrointestinais por meio de estimulantes quimiossensoriais específicos aplicados ao lúmen134 . Por exemplo, no intestino delgado isolado, estudos sugeriram que o 5-HT endógeno modula a atividade nos circuitos neurais intrínsecos que sustentam as contrações segmentares induzidas por nutrientes134. As contrações segmentares são diferentes das contrações peristálticas clássicas, pois há muito tempo se propôs que as contrações segmentares envolvessem ritmicidade elétrica miogênica no músculo liso e consistissem em contrações fásicas geradas por despolarizações não neuronais repetitivas das células musculares135. Em contraste, o peristaltismo é criticamente dependente do ENS e não pode ocorrer quando a atividade do ENS está ausente. Curiosamente, estudos têm mostrado que as contrações segmentares induzidas por nutrientes, pelo menos no intestino delgado da cobaia, podem ocorrer quando ondas lentas e ritmicidade elétrica não são registradas136. Esse achado levanta sérias dúvidas sobre se a ritmicidade miogênica no músculo liso é de fato um pré-requisito para que a segmentação ocorra136. Evidências que sustentam a noção de que a serotonina e a colecistocinina (CCK) liberadas da mucosa podem estar envolvidas na segmentação foram fornecidas quando a segmentação induzida por nutrientes (induzida por ácido decanóico) estava deprimida quando os antagonistas do receptor 5-HT (granisetron e SB-207266) ) e devazepida antagonista de CCK foram aplicados ao lúmen. Foi proposto que o ácido decanóico ativou um novo material intrínseco via na qual a segmentação envolve os receptores 5-HT3 e 5-HT4 e os receptores CCK1 e CCK2134.
As enterotoxinas potentes, como a toxina da cólera, também podem modificar de forma potente a motilidade gastrointestinal ao estimular os neurônios secretomotores, levando à liberação de 5-HT das células enteroendócrinas. Mais comumente, a toxina da cólera causa diarreia, aumentando a secreção de água no lúmen intestinal. Estudos demonstraram que a toxina da cólera administrada no lúmen do jejuno ex vivo pode ter efeitos opostos em padrões motores distintos. Por exemplo, em experimentos de banho de órgãos usando segmentos isolados do intestino delgado da cobaia, foi relatado que a cólera aumenta a atividade propulsiva contrátil, enquanto na mesma preparação também pode suprimir a segmentação induzida por nutrientes. Também foi proposto que a toxina da cólera é capaz de estimular mais de uma via neural intrínseca no ENS e que o padrão de segmentação e os padrões motores de propulsão são regulados diferencialmente. Suporte para a noção de que a atividade de ENS pode ser modulada por agentes como a cólera exposta ao lúmen vem de registros intracelulares diretos que mostraram aumento da excitabilidade dos neurônios mioentéricos Dogiel tipo II, que foi proposto para ocorrer por meio de um mecanismo que envolvia os receptores NK3, mas não 5 - receptores HT3. Um achado particularmente interessante foi relatado quando a toxina da cólera foi infundida no cólon e os efeitos sobre a motilidade foram comparados não apenas entre camundongos machos e fêmeas, mas também entre os estágios do ciclo estral em camundongos fêmeas. Verificou-se que a toxina da cólera inibia imediata e reversivelmente os CMMCs em camundongos fêmeas que estavam no estágio de estro do ciclo, mas não em camundongos fêmeas em pró-estro ou em camundongos machos. Os efeitos inibitórios da toxina da cólera na frequência de CMMC pareciam ser mediados pelo receptor 5-HT3 e células EC, uma vez que esses efeitos da toxina da cólera estavam ausentes em camundongos fêmeas nos quais a enzima TPH1 foi geneticamente ablacionada. Esses pesquisadores mostraram que o número de células EC que contêm 5-HT foi aproximadamente 30% maior em camundongos fêmeas durante o estágio de estro do que em camundongos fêmeas no estágio de pró-estro ou em camundongos machos. Em conjunto, embora a mutação do gene Tph1 que sintetiza 5-HT da mucosa não leve a alterações no trânsito gastrointestinal in vivo em camundongos, ainda há evidências de que a ativação quimiossensorial da mucosa pode levar a alterações nos circuitos ENS por meio de receptores 5-HT e possivelmente células EC. Em apoio à noção de que os neurônios sensoriais intrínsecos também podem responder a estímulos quimiossensoriais, gravações diretas de neurônios Dogiel
tipo II mostraram que esses neurônios respondem a estímulos elétricos da mucosa ou à estimulação química da mucosa com 5-HT ou acetato. Neurotransmissores no ENS. Apesar do grande número de diferentes neuroquímicos sintetizados nas diferentes classes de neurônios entéricos, a maioria dos neuroquímicos que se mostrou expressa e sintetizada no ENS não demonstrou se comportar como neurotransmissores. Está bem estabelecido que o principal neurotransmissor excitatório subjacente à transmissão neuroneuronal entérica (uma junção sináptica entre dois neurônios) é a acetilcolina que atua nos receptores nicotínicos dos neurônios entéricos. Na maioria das espécies, o bloqueio da transmissão nicotínica abole toda a neurotransmissão sináptica rápida. Em uma população menor de neurônios, há evidências de que, após o bloqueio do receptor nicotínico, o trifosfato de adenosina (ATP) atua nos receptores P2X e a serotonina nos receptores 5-HT3 para eliciar potenciais pós-sinápticos excitatórios rápidos. Curiosamente, embora o glutamato seja um importante neurotransmissor excitatório rápido no SNC, as evidências de que o glutamato é um neurotransmissor no ENS são pobres. De fato, os receptores glutamatérgicos são expressos em alguns neurônios entéricos, mas estudos eletrofisiológicos encontraram evidências de que o glutamato como neurotransmissor no ENS é fraco ou ausente. Curiosamente, um estudo usando imagens de cálcio de neurônios mioentéricos no cólon de camundongos sugeriu que o glutamato endógeno pode mediar parte do potencial pós-sináptico excitatório lento (EPSP), particularmente em neurônios que expressam calbindina. Além de EPSPs rápidos no ENS, há evidências sólidas da existência de EPSPs lentos em neurônios mioentéricos. Foi demonstrado que o ATP medeia EPSPs lentos por meio de receptores P2Y1 e também há evidências convincentes de que as taquicininas podem mediar EPSPs lentos em neurônios mioentéricos por meio do receptor NK1. No plexo submucoso, há evidências de que a acetilcolina, ATP e 5-HT medeiam a transmissão sináptica rápida mediada por receptores nicotínicos, P2X e 5-HT3. Além disso, o ATP pode mediar um EPSP intermediário e lento em alguns neurônios submucosos e o 5-HT também pode mediar alguns EPSPs lentos nos neurônios mioentéricos por meio da ação no receptor 5-HT7. Curiosamente, além de um papel para o ATP como um transmissor neuroneuronal entérico excitatório no ENS, o ATP pode mediar o potencial de junção inibitória rápida na junção neuromuscular no músculo liso gastrointestinal. Tem sido argumentado que o β-nicotinamida adenina dinucleotídeo (β-NAD) é o neurotransmissor inibitório em vez do ATP nas junções neuromusculares no músculo liso gastrointestinal. No entanto, essa postura não foi aceita por todos os grupos e outras explicações foram propostas. Por exemplo, alguns não foram capazes de encontrar evidências de um papel fisiológico do β-NAD agindo nos receptores do músculo liso para causar neurotransmissão inibitória. Além disso, outros demonstraram evidências confiáveis ​​de que o β-NAD pode agir de forma pré-funcional, agindo sobre os receptores de adenosina A1 para suprimir a liberação de neurotransmissores nas junções neuromusculares e que isso poderia ser responsável pela redução da transmissão neuromuscular inibitória. Portanto, a noção de que β-NAD é um neurotransmissor inibitório é equívoca. Evidências convincentes indicam que o peptídeo intestinal vasoativo é um importante neurotransmissor inibitório liberado dos neurônios secretomotores. De fato, as evidências sugerem que os receptores 5-HT1A, SST1 e SST2 medeiam os potenciais pós-sinápticos inibitórios não adrenérgicos nos neurônios secretomotores não colinérgicos (peptídeo intestinal vasoativo). Os receptores GABAc também podem modular a transmissão sináptica no plexo mioentérico, o que foi demonstrado quando os transientes de cálcio eliciados por breves trens de estímulos elétricos foram realmente aumentados por antagonistas dos receptores GABAc no intestino delgado de camundongo isolado. Atualmente, não há evidência direta de que o GABA endógeno seja liberado após a estimulação elétrica do ENS para eliciar um potencial sináptico em neurônios mioentéricos. Curiosamente, há evidências de que aproximadamente um terço dos corpos celulares no plexo mioentérico que são imunorreativos ao GABA também são colinérgicos. No entanto, menos de 5% dos neurônios colinérgicos também contêm GABA. Circuito ENS durante os padrões de motilidade neurogênica. Embora seja bem aceito que a atividade do ENS é necessária para a geração de padrões de motilidade neurogênica no intestino delgado e no cólon, um dos grandes mistérios do ENS é como uma grande população de neurônios individuais é temporariamente ativada em grandes distâncias para causar a propulsão do conteúdo. Compreender como o ENS é fisiologicamente ativado como uma rede neural intacta durante condições saudáveis ​​é essencial se quisermos compreender totalmente a etiologia dos distúrbios neurogênicos do ENS. Avanços importantes foram feitos nesta área. Foi descoberto que existe um agrupamento distinto de neurônios entéricos relacionados clonalmente no ENS. Essa observação importante levou à sugestão de que, no intestino delgado, o ENS se desenvolve a partir de progenitores derivados da crista neural pós-migratória que formam unidades clonais sobrepostas. A principal descoberta deste estudo foi que ele revelou que os neurônios entéricos que estão relacionados clonalmente geram atividade síncrona após estimulação local de fitas internodais. Isso sugere a presença de um circuito com fio subjacente, de modo que grandes populações de neurônios entéricos podem ser ativados sinapticamente ao mesmo tempo (Fig. 5). Consistente com esta descoberta, outro estudo mostrou que, durante a propagação de CMMCs neurogênicos ao longo do cólon, o ENS gerou um padrão de disparo rítmico altamente organizado que envolveu o recrutamento sináptico simultâneo de muitos milhares de neurônios inibitórios e excitatórios mioentéricos. Este circuito neural polarizado fundamental envolveu a convergência e o recrutamento sináptico de interneurônios ascendentes e descendentes (Fig. 5). Este padrão de disparo ocorreu em ~ 2 Hz, o que levou a despolarizações rítmicas (potenciais de junção excitatória) e hiperpolarizações (potenciais de junção inibitória) no músculo liso na mesma taxa. Como o conteúdo fecal foi impulsionado ao longo do intestino, além do local da imagem, esses neurônios tornaram-se temporariamente menos correlacionados a um "estado dessincronizado". Outro estudo usando imagens neuronais e rastreamento do intestino grosso mostrou diferenças topográficas nos padrões de fiação neuronal entérica entre o cólon proximal e distal. Uma via mioentérica inibitória ascendente existe no cólon proximal, impulsionada pela transmissão nicotínica. Curiosamente, esse fenômeno não foi identificado no cólon distal. Em conjunto, há evidências sólidas de mudanças locais nos circuitos neuronais ao longo de todo o comprimento do cólon, que podem estar relacionadas às diferenças nos requisitos de motilidade das diferentes regiões. Tecnologias emergentes para estudar circuitos neurais ENS. A optogenética foi desenvolvida há cerca de 15 anos e é uma técnica útil para controlar a excitabilidade de células específicas de interesse. No entanto, apenas nos últimos 5 anos ou mais, houve um rápido aumento no uso dessa técnica com alta fidelidade. O princípio básico da optogenética é que os canais iônicos sensíveis à luz são geneticamente codificados em células específicas de interesse, tornando possível excitar ou inibir células (por exemplo, neurônios) de interesse usando diferentes comprimentos de onda de luz, desde que as células de interesse expressem os canais iônicos sensíveis à luz excitatórios ou inibitórios. Um dos benefícios mais excitantes do uso da optogenética é a capacidade de estimular ou inibir seletivamente classes neuroquímicas específicas de neurônios - isso não era possível com a estimulação elétrica do ENS. Na
verdade, esse benefício é altamente relevante para estudar o ENS porque um dos principais obstáculos para o estudo dos circuitos neurais do ENS é que o ENS contém uma população altamente heterogênea de neurônios que são difíceis de serem seletivamente direcionados com técnicas eletrofisiológicas e de imagem convencionais. Os avanços nas técnicas optogenéticas forneceram ferramentas únicas para a estimulação ou inibição in vivo da atividade elétrica neuronal, que é uma maneira eficiente de investigar relações causais entre células neuronais específicas e comportamento. As técnicas optogenéticas têm sido amplamente utilizadas no SNC há vários anos. No entanto, apenas nos últimos 3 anos o campo da optogenética demonstrou controlar a excitabilidade do ENS. Até o momento, dois estudos demonstraram com sucesso que as tecnologias optogenéticas podem controlar potentemente a atividade no ENS e induzir a propagação de contrações neurogênicas em camundongos. Um dos aspectos mais interessantes da aplicação de técnicas optogenéticas ao ENS é a vantagem conspícua de ser capaz de estimular ou inibir seletivamente classes específicas de neurônios que se encontram apenas dentro do ENS. Isso pode ocorrer usando a tecnologia de recombinação Cre / Lox, que envolve a recombinação específica do local de canais iônicos sensíveis à luz (como o canal rodopsina 2, ChR2) em classes neuroquímicas específicas de neurônios entéricos. Esse avanço foi demonstrado usando abordagens optogenéticas sem fio, por meio das quais neurônios excitatórios foram ativados com micro-LEDs implantados na parede do cólon in vivo em camundongos para causar um trânsito aumentado do conteúdo do cólon em animais conscientes em movimento livre. Existem vantagens e desvantagens no uso de ferramentas optogenéticas para estimular o trânsito gastrointestinal em animais vivos (Quadro 1). As principais vantagens de usar optogenética sem fio para estimular a motilidade gastrointestinal in vivo, em oposição aos atuais agonistas ingeridos por via oral para estimular o ENS (por exemplo, agonistas 5-HT), são que a luz aplicada focalmente pode ser fornecida instantaneamente para direcionar regiões específicas do intestino sem a necessidade de consumo oral de agonistas não específicos que, inadvertidamente, estimulam outras vias neurais nos gânglios centrais ou periféricos (Quadro 1). Na experimentação in vitro usando modelos de camundongos transgênicos ou vírus induzíveis por Cre-, as abordagens optogenéticas podem fornecer uma grande vantagem de serem capazes de controlar a excitabilidade de ENS por meio de canais iônicos sensíveis à luz excitatórios ou inibitórios em populações neuroquímicas específicas de neurônios. Este avanço técnico é um grande avanço no campo. Essa abordagem seria impossível usando agentes farmacológicos convencionais que não atuam em apenas uma classe de neurônios. Existem também algumas quedas óbvias do uso de técnicas optogenéticas para controlar o ENS em animais vivos. Em primeiro lugar, as opsinas sensíveis à luz devem ser expressas no ENS. Esta etapa requer a injeção de vetores virais no animal hospedeiro ou a criação de animais transgênicos juntos. Em ambos os casos, envolve a modificação genética das células específicas de interesse no ENS. Uma segunda grande desvantagem é que a luz é necessária para estimular os neurônios entéricos. A estimulação de luz prolongada pode elevar a temperatura do órgão alvo, que demonstrou alterar claramente a função. Um aspecto particularmente estimulante da tecnologia optogenética é a possibilidade de expressar níveis suficientes de ChR2 em neurônios sensoriais de vertebrados não transgênicos, demonstrado usando vírus adenoassociados que podem ser transportados retrógrados ao longo de axônios nervosos e que expressam efetivamente ChR2 em corpos celulares nervosos. Conceitualmente, seria possível controlar a motilidade intestinal e o trânsito em mamíferos não transgênicos conscientes usando optogenética sem fio após a injeção de vírus adenoassociados na parede intestinal. No entanto, para fazer isso, seria necessário superar o desafio técnico de implantar micro-LEDs sem fio na parede intestinal e garantir que níveis suficientes de ChR2 sejam expressos nas classes específicas de neurônios de interesse. Essa abordagem quase certamente envolveria cirurgia e os prós e contras precisariam ser avaliados cuidadosamente antes de qualquer procedimento ser realizado.
Conclusões
Esta revisão discutiu os avanços atuais que foram feitos na transdução de estímulos sensoriais em potenciais de ação em neurônios sensoriais intrínsecos e extrínsecos no intestino delgado e grosso de vertebrados. Há um interesse substancial em melhorar nossa compreensão da base dos distúrbios da motilidade gastrointestinal e do trânsito em uma variedade de condições, como trânsito lento ou constipação idiopática, síndrome do intestino irritável ou como ocorre na doença inflamatória do intestino. No entanto, antes que possamos esperar tentar explicar as causas da motilidade neurogênica desordenada e do trânsito no intestino doente ou disfuncional, é importante que primeiro tenhamos uma compreensão clara dos mecanismos de controle fundamentais subjacentes a esses padrões motores neurogênicos no intestino saudável; este aspecto ainda não foi alcançado. Com os rápidos avanços e melhorias nas técnicas optogenéticas, será interessante usar essas abordagens para controlar a excitabilidade de classes específicas de neurônios no ENS para dissecar cuidadosamente seus papéis funcionais.
Artigo: The bowel and beyond: the enteric nervous system in neurological disorders
O intestino e além: o sistema nervoso entérico em distúrbios neurológicos
Resumo | O sistema nervoso entérico (SNE) é grande, complexo e capaz de orquestrar o comportamento gastrointestinal independentemente do sistema nervoso central (SNC). Um ENS intacto é essencial para a vida e a disfunção do ENS costuma estar associada a distúrbios digestivos. O papel que o ENS desempenha nos distúrbios neurológicos, como portal ou participante, também se tornou cada vez mais evidente. A estrutura e a neuroquímica do ENS se assemelham às do SNC, portanto, os mecanismos patogênicos que dão origem a distúrbios do SNC também podem levar à disfunção do ENS, e os nervos que interconectam o ENS e o SNC podem ser canais para a disseminação da doença. Nós revisamos as evidências de disfunção ENS na etiopatogênese do transtorno do espectro do autismo, esclerose lateral amiotrófica, encefalopatias espongiformes transmissíveis, doença de Parkinson e doença de Alzheimer. Modelos animais sugerem que os mecanismos fisiopatológicos comuns são responsáveis ​​pela frequência de comorbidade gastrointestinal nessas condições. Além disso, o patógeno neurotrópico, o vírus da varicela zoster (VZV), inesperadamente estabelece latência em neurônios entéricos e outros neurônios autônomos que não inervam a pele. A reativação do VZV nesses neurônios não produz erupções cutâneas e, portanto, é uma causa clandestina de doenças gastrointestinais, meningite e derrames. A aliança intestino-cérebro aumentou a consciência como contribuinte para a saúde, mas um eixo intestino-cérebro que contribui para a doença merece igual atenção.
O intestino é um órgão complicado1. Uma série bizantina de eventos é necessária para que a digestão e a absorção sejam bem-sucedidas. Os esfíncteres musculares compartimentam o intestino, dividindo-o em regiões funcionalmente distintas com ambientes luminais radicalmente diferentes. O monitoramento neuronal do conteúdo luminal permite que o material ingerido seja transportado aboralmente a uma taxa que permite que cada compartimento cumpra sua tarefa2. As contrações do músculo liso (ao longo de todo o trato gastrointestinal) e do músculo esquelético (no esôfago e ânus) são coreografadas em padrões de atividade, como agitação (no estômago), segmentação (no intestino delgado) ou haustração (no cólon) que trituram, misturam ou retêm temporariamente o conteúdo luminal, além de fornecer
força de propulsão e retropulsão aboral2. Os mecanismos secretores mantêm um pH regionalmente apropriado, bem como concentrações rigidamente reguladas de eletrólitos, enzimas e muco. Uma barreira epitelial semipermeável fina, que é continuamente regenerada a partir de células-tronco gastrointestinais, separa o lúmen do meio interno do corpo. Essa barreira facilita a absorção, mas também evita o vazamento de moléculas essenciais para o lúmen intestinal, bem como a translocação de enzimas digestivas, toxinas e microbiota intestinal para o corpo a partir do lúmen4. Um andaime de tecido conjuntivo frouxo, que contém a maior matriz de células efetoras imunológicas do corpo, fornece suporte mecânico e defensivo para a barreira5. Todas essas funções - secreção, motilidade, manutenção da mucosa e defesa imunológica - requerem um grau requintado de regulação e coordenação, que o sistema nervoso entérico (ENS) fornece (FIG. 1).
O ENS é uma das três divisões do sistema nervoso autônomo, definido como simpático, parassimpático e entérico pelo fisiologista britânico John Newport Langley6. O ENS humano contém mais de 100 milhões de neurônios, o que diminui o número de fibras eferentes que atingem o intestino nos nervos vago7. A complexidade do gerenciamento do comportamento do intestino é suficientemente grande que, em contraste com o restante do sistema nervoso periférico (PNS), a evolução dotou o ENS com a capacidade de manifestar atividade neuronal integrativa (isto é, unir entradas complexas em uma saída comportamental coerente e proposital) e a capacidade de controlar o comportamento gastrointestinal independentemente da entrada do cérebro ou da medula espinhal1,2, 8 O ENS tem mais neurônios do que o agregado de todos os outros gânglios periféricos, contendo pelo menos tantos quanto a medula espinhal. Exclusivamente para o PNS, o ENS é organizado em microcircuitos, com interneurônios e neurônios aferentes primários intrínsecos (IPANs), que são capazes de iniciar reflexos (FIGS 2,3). A diversidade fenotípica neuronal entérica é extensa e virtualmente todas as classes de neurotransmissores encontrados no SNC também foram detectadas no ENS. Embora o ENS possa funcionar sem entrada do CNS, normalmente não o faz; o SNC influencia o comportamento entérico e o intestino também envia informações ao cérebro. Na verdade, 90% das fibras vagais entre o intestino e o cérebro são aferentes, sugerindo que o cérebro é mais um receptor do que um transmissor no que diz respeito à comunicação cérebro-intestino2,9. Alguns dos sinais que o cérebro recebe iniciam reflexos vagovagais nos quais os neurônios do SNC respondem a estímulos entéricos para regular os padrões de motilidade no esôfago ou estômago2,9. Além disso, a sinalização intestinal para o cérebro transmite sensações de náusea, inchaço ou saciedade. Muitas das informações enviadas do intestino para o SNC, no entanto, são "homeostáticas" e podem não atingir a consciência, mas podem ser um determinante do humor. A estimulação do nervo vago, que imita a sinalização aferente do intestino, tem sido usada com sucesso para tratar a depressão e demonstrou melhorar o aprendizado e a memória em animais e humanos10,11. Além disso, o nervo vago também é um canal potencial de sinais da microbiota luminal que afetam o humor, o comportamento e o desenvolvimento do cérebro9,12–14. A importância do tráfego de sinais eferentes do SNC é maior no intestino mais proximal e distal2. Mastigação e deglutição são dependentes do SNC; além disso, o SNC inerva diretamente o músculo estriado esofágico, que responde aos reflexos vagovagais e geradores de padrões dentro do cérebro. Os reflexos vagovagais também controlam a motilidade gástrica e a complacência, o que permite que o estômago se expanda sem aumentar a pressão intraluminal e, assim, armazene e triture o conteúdo ingerido até que ele possa ser movido para o intestino delgado2. Em contraste, os detalhes dos movimentos dos intestinos delgado e grosso são controlados e protegidos pela ENS e, de fato, se todas as conexões com o SNC forem cortadas, a motilidade essencial nessas regiões do intestino não será prejudicada. Por outro lado, uma pseudo-obstrução letal ocorre se mesmo um pequeno segmento do ENS estiver faltando, o que pode acontecer de forma congênita (na doença de Hirschsprung) 15–17 ou como uma doença adquirida (na doença de Chagas) 18. O ENS é, portanto, essencial para a vida.
Pontos chave
O sistema nervoso entérico (ENS) é o maior componente do sistema nervoso autônomo e é exclusivamente equipado com microcircuitos intrínsecos que permitem orquestrar a função gastrointestinal independentemente da entrada do sistema nervoso central (SNC)
• Como muitos neurotransmissores, vias de sinalização e propriedades anatômicas são comuns ao ENS e ao SNC, os processos fisiopatológicos subjacentes à doença do SNC geralmente apresentam manifestações entéricas
• Conexões neuronais e o sistema imunológico podem fornecer canais que permitem que doenças adquiridas no intestino se espalhem para o cérebro
• Encefalopatias espongiformes transmissíveis, distúrbios do espectro autista, doença de Parkinson, doença de Alzheimer, esclerose lateral amiotrófica e infecção pelo vírus varicela zoster (VZV) são exemplos de distúrbios com consequências gastrointestinais e neurológicas
• As reativações de VZV de latência em neurônios entéricos e outros neurônios autônomos que não possuem projeções cutâneas são causas ocultas de zóster sem erupção cutânea que levam a doenças gastrointestinais, meningite e derrames
• A pesquisa sobre o eixo intestino-cérebro das doenças é razoavelmente nova, os conceitos estão mudando rapidamente e mais investigações são necessárias
Distúrbios primários do SNC
Dada a importância, tamanho e complexidade do ENS, não é surpreendente que ele contribua para a fisiopatologia dos distúrbios gastrointestinais. Também não há razão para acreditar que os mecanismos fisiopatológicos subjacentes aos distúrbios do SNC não devam também afetar o ENS. Muitos neurotransmissores são comuns ao SNC e ENS e mecanismos semelhantes governam o desenvolvimento de ambos os sistemas. A fisiopatologia que dá origem a distúrbios do SNC, portanto, também pode ser operativa no ENS. Os déficits de ENS são agora relatados como acompanhando um número crescente de distúrbios do SNC (FIG. 4), de neurodesenvolvimento a neurodegenerativo, e manifestações gastrointestinais disfuncionais podem ocorrer mesmo antes que os sintomas do SNC se tornem evidentes.
Encefalopatias espongiformes transmissíveis. Como os nervos aferentes e eferentes ligam o SNC ao intestino, é plausível que esses nervos atuem como condutos, permitindo a propagação de doenças de um para o outro. Encefalopatias espongiformes transmissíveis (EET), que incluem kuru, variante da doença de Creutzfeldt-Jakob (vCJD), scrapie, doença debilitante crônica e encefalopatia espongiforme bovina, são doenças progressivas e uniformemente fatais que fornecem um paradigma de distúrbios do SNC que podem se originar ou entrar no corpo através do gut21. Os agentes patogênicos que causam TSEs são formas anormalmente dobradas de glicoproteínas príon celulares normais: a proteína normal é chamada PrPC (proteína celular príon) e a proteína anormal derivada dela é chamada PrPSc (proteína príon scrapie, não importa em que TSE ela ocorra) 22 O PrPSc é um agente transmissível que atua como um molde que causa a substituição da hélice alfa por conformações de folha beta em PrPC celular normal, que então sofre dobramento anormal. O PrP mal dobrado se agrega em oligômeros e se torna PrPSc (REF. 23), que se espalha inexoravelmente para e através do SNC. A neurodegeneração subjacente aos sinais e sintomas de TSE segue na esteira da propagação da PrPSc (REFS 22,24). Além dessas vias neurais, o sistema imunológico fornece um canal potencial do intestino para o cérebro para a PrPSc ingerida (REF. 25). As células M podem translocar PrPSc para células linfoides, e receptores para PrPSc também podem estar presentes na borda em escova dos
enterócitos26,27. Além disso, a glia28 entérica e os neurônios29 expressam a PrPC e podem, portanto, ser vulneráveis ​​à PrPSc ingerida no início do curso da doença devido à sua proximidade com o lúmen intestinal26.
Transtorno do espectro do autismo. O transtorno do espectro do autismo (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento comum, diagnosticado na infância com base em evidências de retraimento social, comunicação prejudicada e comportamentos repetitivos30. Os sintomas gastrointestinais são 3–4 vezes mais comuns em crianças com TEA do que em crianças não afetadas31, mas costumam ser esquecidos ou considerados componentes de comorbidades. O TEA é diagnosticado com base no comportamento, que direciona o foco para o cérebro, e nenhum marcador de diagnóstico anatômico ou bioquímico está disponível atualmente. Além disso, muitas condições diferentes definidas pelo comportamento foram agora combinadas sob o termo geral TEA na 5ª edição do Manual Diagnóstico e Estatístico de Transtornos Mentais32, o que significa que os fenótipos dos indivíduos com TEA são necessariamente variados. As causas genéticas do TEA são igualmente diversas, com pelo menos 100 e até 800 genes ou regiões genômicas associadas ao TEA até o momento33-37.
Por causa da diversidade de manifestações de ASD e abundância de genes associados à condição, tem sido difícil vincular os mecanismos moleculares subjacentes a subtipos de ASD. Uma maneira de ordenar uma condição diversa definida apenas por sintomas é primeiro identificar uma anormalidade genética e, em seguida, definir o fenótipo que surge dela. Esta classificação de uma condição pode ser alcançada por "fenotipagem reversa", um processo no qual os dados de marcadores genéticos são usados ​​para refinar as descrições fenotípicas. Essa abordagem é o reverso do método tradicional pelo qual os sinais e sintomas são usados ​​pela primeira vez para definir uma doença e, posteriormente, é feita uma busca pelo genótipo subjacente. A fenotipagem reversa é um método potencialmente valioso para determinar os mecanismos moleculares que causam a doença38. Um exemplo do poder dessa abordagem é a análise da síndrome associada a um defeito no gene que codifica a proteína 8 de ligação a cromodomínio-helicase-DNA (CHD8), um repressor transcricional que regula negativamente a via de sinalização Wnt. Mutações no gene CHD8 foram associadas a um subtipo de TEA geneticamente definido, tipificado por macrocefalia, características faciais e sintomas gastrointestinais devido à constipação de trânsito lento39. A expressão do gene humano anormal que codifica CHD8 no peixe-zebra causou uma deficiência na neurogênese entérica e um trânsito gastrointestinal lento39. Essas observações sugerem que o trânsito gastrointestinal lento não é apenas uma comorbidade, mas faz parte do fenótipo CHD8 e dos sintomas comportamentais do TEA. Da mesma forma, a síndrome de Pitt-Hopkins é um subtipo de ASD causado por haploinsuficiência do fator de transcrição 4 (TCF4). Obstipação e refluxo gastroesofágico são comuns em pacientes com síndrome de Pitt-Hopkins40. Consistente com essas manifestações humanas, camundongos com haploinsuficiência de TCF4 têm trânsito gastrointestinal superior e motilidade retal prejudicados41.
Um estudo publicado em 2016 examinando pacientes com TEA indicou que os sintomas gastrointestinais inferiores, incluindo dor abdominal, retenção de fezes e movimentos intestinais, se correlacionaram com o nível de serotonina (5 ‐ HT) no sangue42. Além disso, um nível elevado de 5-HT no sangue foi encontrado em cerca de um terço dos pacientes com TEA43. O sangue 5-HT é quase inteiramente derivado do intestino. Embora as plaquetas carreguem 5 ‐ HT no sangue, elas não o sintetizam44 e, em vez disso, utilizam o transportador 5 ‐ HT dependente de sódio (SERT, também conhecido como SLC6A4) para captar esta molécula45 à medida que circula pelo intestino. Uma elevação dos níveis sanguíneos de 5-HT é, portanto, ela própria sugestiva de disfunção gastrointestinal. De fato, as mutações de ganho de função no gene SLC6A4 que codifica SERT são supertransmitidas em pacientes com TEA46. Em camundongos, a expressão de SERT Ala56 - uma forma mutada da proteína em que a alanina é substituída pela glicina 56 - resulta em um comportamento semelhante ao TEA e um fenótipo gastrointestinal caracterizado por hipoplasia ENS e trânsito gastrointestinal lento47. Esta observação é consistente com a ideia de que uma anormalidade ENS pode definir ainda outro subconjunto de ASD.
As observações discutidas nos parágrafos anteriores sugerem que os defeitos genéticos que afetam a função do SNC em um distúrbio do neurodesenvolvimento, como o TEA, também podem afetar a função do ENS, levando à alta prevalência de sintomas gastrointestinais. Os dados de modelos animais de ASD sugerem que os agentes que causam insultos adquiridos congenitamente no SNC podem de a mesma forma provocar um defeito ENS. Grandes estudos epidemiológicos têm mostrado uma forte ligação entre a exposição pré-natal ao medicamento antiepiléptico ácido valpróico e o aumento do risco de autismo48,49. Ratos e camundongos expostos ao ácido valpróico durante o desenvolvimento fetal apresentam interação social alterada, aumento da ansiedade e comportamentos repetitivos, mimetizando déficits em crianças com autismo50. Camundongos machos expostos ao ácido valpróico in utero também exibem inflamação intestinal, que está associada à diminuição dos níveis intestinais de 5-HT51, sugerindo que exposições tóxicas que afetam o SNC também afetam o intestino. Embora não esteja claro se a diminuição dos níveis intestinais de 5 ‐ HT é devido a um efeito direto do ácido valpróico ou inflamação resultante do ácido valpróico, a 5 ‐ HT da mucosa é fortemente pró-inflamatória, enquanto a 5 ‐ HT neuronal entérica é antiinflamatória52– 56 Esses dados são, portanto, consistentes com a possibilidade de que a exposição in utero ao ácido valpróico predispõe as crianças à inflamação intestinal por meio da sinalização entérica de 5-HT alterada.
O interesse na possibilidade de que o trato gastrointestinal não seja apenas um observador inocente no TEA, mas que possa realmente desempenhar um papel na patogênese, é antigo. A hipótese do "intestino permeável" da fisiopatologia do TEA é baseada na ideia de que defeitos na permeabilidade da barreira epitelial intestinal levam à sinalização inadequada por componentes luminais, incluindo bactérias, toxinas ambientais e até mesmo macromoléculas dietéticas57. Embora essa hipótese permaneça popular e tenha levado muitos pais a colocar crianças com autismo em dietas especiais, os dados para apoiar um déficit de permeabilidade intestinal em TEA são limitados e conflitantes, visto que tanto o aumento da permeabilidade intestinal58 quanto a permeabilidade intestinal normal59 no TEA foram relatados. Um estudo relatou que a permeabilidade do intestino à lactulose e manitol foi anormal em 36,7% das crianças com TEA, em 21,2% de seus parentes de primeiro grau e em 4,8% dos adultos saudáveis ​​como controles, mas sempre foi normal em crianças sem TEA60 . Modelos de camundongos fornecem algum suporte para a hipótese de "intestino permeável" e sugerem que a microbiota intestinal do hospedeiro são determinantes importantes. No modelo de ativação imune materna (MIA) de ASD, camundongos grávidas são tratados com moléculas imunoestimulantes que mimetizam a infecção viral. Filhotes MIA exibem características de ASD, incluindo diminuição das vocalizações ultrassônicas, interações sociais prejudicadas e comportamentos repetitivos61. Os filhotes MIA também aumentaram a permeabilidade da barreira intestinal 62. Além disso, o tratamento de camundongos MIA com a bactéria Bacteroides fragilis restaura a integridade da barreira intestinal e está associado à melhora em alguns dos comportamentos semelhantes ao ASD, como exploração de campo aberto, sensoriomotor prejudicado portas e enterramento repetitivo de mármore62. Este estudo emocionante mostra que as deficiências do SNC que resultam em