Neuron｜為什么腸道能自己工作？哈佛醫學院團隊揭示速激肽信號通路定義腸道神經系統中不同的膠質細胞群體

你是否有過這樣的體驗：有時吃完美食后腸道蠕動順暢，有時卻莫名腹脹便秘？這背后，腸道里一群隱形工作者——腸道神經膠質細胞在默默發揮作用。它們是腸道神經系統中數量遠超神經元的特殊細胞，就像腸道的后勤保障隊，既參與消化蠕動，又負責免疫防護。但長期以來，科學家們都不清楚這些后勤人員是否有不同分工。而這篇研究就像給這些細胞做了一次身份普查，發現它們不僅有明確的崗位劃分，還存在一套獨特的信號指令調控其工作。

來自 哈佛醫學院Meenakshi Rao教授研究團隊做了一項專門研究，標題為《Tachykinin signaling defines distinct populations of glia in the enteric nervous system》，相關成果將于2026年3月18日發表在《Neuron》期刊上。研究通過轉錄組分析、遺傳標記、功能驗證等實驗，鑒定出 Tacr3 是腸道神經系統肌間神經節內膠質細胞的特異性分子標記，揭示 NKB-TACR3 信號通路在出生后腸道膠質細胞分化中的必需作用，以及其通過調控膠質細胞活性調節腸道蠕動的機制，為腸道膠質細胞的特異性研究提供工具，也為腸道動力相關疾病的治療提供新靶點。

黏膜和肌層神經膠質細胞轉錄組存在顯著差異

研究首先聚焦小鼠小腸的黏膜和肌層兩個不同微環境，通過RNA 測序（RNA-seq） 、遺傳標記技術和流式細胞術分離并分析了這兩個區域的神經膠質細胞。結果發現，黏膜神經膠質細胞與小膠質細胞基因表達特征相似，富集了 Cx3cr1、Mpeg1 等巨噬細胞相關轉錄本，參與抗原呈遞、白細胞活化等免疫相關功能；而肌層神經膠質細胞更接近衛星膠質細胞，富集神經發生相關基因。

通過貝葉斯棱鏡反卷積分析排除黏膜污染干擾后，進一步確認兩者共享部分核心膠質細胞標識基因（如 Plp1、Sox10），但轉錄組差異顯著。基因集富集分析（GSEA） 顯示，黏膜膠質細胞側重免疫功能，這與它們貼近上皮細胞、免疫細胞的空間位置相符；肌層膠質細胞則與神經發育功能相關。將兩者與中樞和外周神經系統膠質細胞的轉錄組對比發現，它們雖與部分腸外膠質細胞有相似性，但均具備獨特的 針對特定領域的特征，證實腸道神經膠質細胞是轉錄組水平上獨立的細胞亞群。

Tacr3基因標記肌間神經叢神經節內膠質細胞

為尋找肌層膠質細胞的特異性分子標記，研究通過差異基因分析發現，Tacr3（編碼神經激肽 B 受體 NKB）在肌層膠質細胞中高度富集，且在腸道外膠質細胞中不表達。實時熒光定量 PCR（qPCR） 、原位雜交（RNAscope） 和免疫組織化學（IHC） 驗證顯示，Tacr3 轉錄本僅存在于肌層中 Sox10+/S100B + 膠質細胞，且主要集中在肌間神經節內膠質細胞。

利用 Tacr3IRES-Cre/+ Rosa26tdTomato/+ 小鼠進行遺傳標記，發現幼鼠（3 周）和成年鼠（8-12 周）的肌間神經節內膠質細胞中，分別有超過 85% 和 98% 表達 TdTomato，而肌內膠質細胞、黏膜膠質細胞中 TdTomato 表達極少。神經元中 Tacr3 表達也顯著低于膠質細胞。在背根神經節、坐骨神經和大腦等組織中，GFP + 膠質細胞均不表達 TdTomato，證實 Tacr3 是腸道神經系統（ENS）膠質細胞特有的分子標記，為特異性操控腸道膠質細胞提供了遺傳工具。

TACR3 信號調控肌間膠質細胞活性與腸道蠕動

為明確 TACR3 信號的功能，研究利用 Kir4.1CreER Rosa26GCaMP6t/+ 小鼠進行鈣成像，發現黏膜刺激引發結腸推進性收縮時，肌間神經節內膠質細胞首先出現鈣響應，隨后是連接性膠質細胞和肌內膠質細胞。使用 TACR3 拮抗劑 fezolinetant 處理后，神經節內膠質細胞的鈣響應數量和幅度顯著降低，而肌內膠質細胞無明顯變化；TACR3 激動劑 senktide 則可特異性誘發神經節內和連接性膠質細胞的持續鈣響應。

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體內腸道轉運實驗顯示，fezolinetant 處理后雌雄小鼠的腸道轉運時間均縮短，糞便顆粒產量增加；senktide 處理則顯著減慢腸道轉運，雄性小鼠糞便產量減少 67%。體外結腸運動分析發現，fezolinetant 可增加結腸遷移運動復合體（CMMCs）的頻率和速度，縮短收縮持續時間。這些結果證實 TACR3 信號通過調控肌間膠質細胞的鈣響應，動態調節腸道蠕動功能。

遺傳標記揭示肌層膠質細胞的轉錄組與空間異質性

對 P21 小鼠 Plp1eGFP Tacr3tdTomato 肌層 GFP + 細胞進行單細胞 RNA 測序（scRNA-seq） ，將 9878 個細胞聚類為 8 個群體，其中 7 個為腸道特異性膠質細胞亞群。轉錄組分析顯示，Tacr3 + 細胞主要集中在 2 號和 5 號集群，富集靜止狀態相關基因（如 Tgfb2、Junb）；肌內膠質細胞集群（0、3、4 號）表達 Pappa 和 Aldh1a1，缺乏 Gfap 和 Entpd2；連接性膠質細胞集群（1 號）表達 Gfap 和 Entpd2，但 Tacr3 表達極低。

通過熒光原位雜交驗證，Cpe 和 Tacr3 是神經節內膠質細胞特異性標記，Sfrp1 標記連接性膠質細胞，Pappa 和 Aldh1a1 標記肌內膠質細胞。與人類結腸肌層膠質細胞 scRNA-seq 數據對比發現，人類肌內膠質細胞同樣表達 PLP1、CDH19 和 PAPPA，但不表達 TACR3，證實腸道膠質細胞的空間 - 轉錄組異質性在物種間保守。

出生后 TACR3 信號調控腸道膠質細胞發育與分化

研究發現，Tacr3 表達在出生后逐漸啟動：P1 時肌間神經節內 S100B + 細胞中 TdTomato 表達稀疏，P7 后逐漸增加，P21 時小腸和結腸中超過 85% 的肌間膠質細胞表達 TdTomato，存在輕微性別差異。

通過 P14-P20 期間給小鼠注射 TACR3 拮抗劑 SB2222-00，發現肌內膠質細胞數量減少 54.3%，肌間神經節內膠質細胞 GFAP 表達異常升高，而黏膜膠質細胞和神經元密度無明顯變化。成年小鼠（P56-P62）注射 SB2222-00 則無此效應。Tac2 基因敲除（KO）小鼠的小腸肌內膠質細胞數量減少 43.7%，肌間膠質細胞 GFAP 表達失調，與拮抗劑處理結果一致。遺傳標記顯示，Tac2 + 神經元表達鈣視網膜蛋白（CALB2）和囊泡乙酰膽堿轉運體（vAChT），其神經纖維廣泛分布于肌層，證實 Tac2 + 膽堿能神經元是 NKB 的主要來源。人類遺傳分析發現，TAC3（編碼人類 NKB）的單核苷酸多態性（SNPs）與硬便頻率相關，且與食管肌層中 TAC3 mRNA 表達量存在表達數量性狀位點（eQTL）關聯，提示該信號軸在人類腸道蠕動調控中同樣發揮作用。

總結

該研究通過 RNA 測序、遺傳標記、鈣成像等多種技術，發現腸道黏膜和肌層膠質細胞是轉錄組和功能不同的亞群，Tacr3 是肌間神經節內膠質細胞的特異性分子標記；NKB-TACR3 信號在出生后腸道膠質細胞的分化和多樣化中起關鍵作用，且通過調控肌間膠質細胞的鈣響應動態調節腸道蠕動；同時證實該信號軸與人類腸道運動功能相關，為腸道動力障礙疾病提供了新的治療靶點，也為特異性研究腸道膠質細胞提供了遺傳工具。

研究意義

理論意義：首次明確腸道膠質細胞的空間 - 轉錄組異質性，建立了黏膜、肌間神經節內、肌內等膠質細胞亞群的分子特征，填補了腸道膠質細胞分類的空白；發現 NKB-TACR3 信號是腸道膠質細胞分化的關鍵通路，揭示了腸道膠質細胞發育的分子機制；證實 Tacr3 是腸道膠質細胞特有的分子標記，解決了腸道膠質細胞特異性操控的技術難題。

應用意義：解釋了 TACR3 拮抗劑 fezolinetant 臨床應用中腹瀉副作用的機制，為藥物副作用管理提供理論依據；為便秘、腹瀉等腸道動力障礙疾病提供了新的治療靶點，可通過調控 TACR3 信號開發腸道特異性藥物；提供了研究腸道膠質細胞功能的特異性工具，助力深入探索腸道膠質細胞在免疫、修復等方面的作用及相關疾病機制。

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.11.030

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