СУЧАСНИЙ ПОГЛЯД НА РЕГУЛЯТОРНІ МЕХАНІЗМИ МОТОРНОЇ ФУНКЦІЇ ТОВСТОЇ КИШКИ

  2. 2021
  3. СУЧАСНИЙ ПОГЛЯД НА РЕГУЛЯТОРНІ МЕХАНІЗМИ МОТОРНОЇ ФУНКЦІЇ ТОВСТОЇ КИШКИ
Показати/завантажити

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2021 Випуск 4, 162,

Лук’янцева Г. В., Олійник Т. М., Киричек П. В., Моторна Н. В., Луць Ю. П.

СУЧАСНИЙ ПОГЛЯД НА РЕГУЛЯТОРНІ МЕХАНІЗМИ МОТОРНОЇ ФУНКЦІЇ ТОВСТОЇ КИШКИ

Про автора:

Лук’янцева Г. В., Олійник Т. М., Киричек П. В., Моторна Н. В., Луць Ю. П.

Рубрика:

ОГЛЯДИ ЛІТЕРАТУРИ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Товста кишка людини представляє собою найбільш дистальний відділ шлунково-кишкового тракту, основна роль якого полягає у підготовці неперетравлених залишків їжі до видалення з організму. Це забезпечується за рахунок здійснення моторної функції стінки кишки, яку характеризують ритмічні фазні, тонічні та високоамплітудні пропульсивні скорочення (гігантські мігруючі скорочення). Дослідження функціональної активності гладеньких м’язів товстої кишки значно еволюціонували від відносно простих досліджень міограм м’язових смужок до складних математичних і комп’ютерних моделей просторово-часового відображення рухової та електричної активності кишки і досить добре вивчені. Втім, природа механізмів, які здійснюють регулюючі впливи на скоротливу активність гладеньких м’язів стінки товстої кишки до сих пір лишається недостатньо вивченою. Розуміння того, які медіатори, циторецептори і внутрішньоклітинні сигнальні молекулив циркулярних і повздовжніх гладеньких м’язах і кишкових нейронах можуть опосередковувати нормалізацію означеної функції при розладах моторики, наразі ще надто далекі до вичерпного знання. Нервові впливи, які спрямовані на регуляцію мотроної функції товстої кишки, реалізуються через екстраорганні нерви та завдяки здійсненню метасимпатичних ентеральних моторних рефлексів. Вони сумуються з численними і складними гуморальними ефектами. Активація моторної функції спричинюється холінергічною системою (медіатор – ацетилхолін), а також пуринами та деякими нейропептидами. Серотонінергічні, тахікінінергічні і симпатичні ефекти у цьому складному нейро-гуморальному регуляторному процесі відіграють модулюючу роль. Кінцевою точкою кишково-нервної регуляції функції моторики є вивільнення ацеттилхоліну холінергічними збудливими мотонейронами, вивільнення оксиду азоту і ВІП неадренергічними нехолінергічними інгібуючими мотонейронами.

Ключові слова:

моторна функція, товста кишка, регуляторні механізми.

Список цитованої літератури:

 

  1. Corsetti M, Costa M, Bassotti G, Bharucha AE, Borrelli O, Dinning P, Di Lorenzo C et al. First translational consensus on terminology and definitions of colonic motility in animals and humans studied by manometric and other techniques. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2019 Sep;16(9):559-579. DOI: 10.1038/s41575-019-0167-1.
  2. Mearin F, Lacy BE, Chang L, Chey WD, Lembo AJ, Simren M, Spiller R. Bowel Disorders. Gastroenterology. 2016 Feb 18;150(6):1393- 1407. DOI: 10.1053/j.gastro.2016.02.031.
  3. Tabbers MM, DiLorenzo C, Berger MY, Faure C, Langendam MW, Nurko S, et al. Evaluation and treatment of functional constipation in infants and children: evidence-based recommendations from ESPGHAN and NASPGHAN. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2014 Feb;58(2):258-74. DOI: 10.1097/MPG.0000000000000266.
  4. Böttner M, Barrenschee M, Hellwig I, Harde J, Egberts JH, Becker T, et al. The enteric serotonergic system is altered in patients with diverticular disease. Gut. 2013 Dec;62(12):1753-62.
  5. Clarke G, Quigley EM, Cryan JF, Dinan TG. Irritable bowel syndrome: towards biomarker identifi cation. Trends Mol Med. 2009;15:478-89.
  6. Benabdallah H, Messaoud D, Gharzouli K. The spontaneous mechanical activity of the circular smooth muscle of the rabbit colon in vitro. Pharmacol. Res. 2008;57:132-41. DOI: 10.1016/j.phrs.2008.01.002.
  7. Costa M, Brookes SJ, Hennig GW. Anatomy and physiology of the enteric nervous system. Gut. 2000;47(4):15-19.
  8. Harnett KM, Cao W, and Biancani P. Signal-transduction pathways that regulate smooth muscle function I. Signal transduction in phasic (esophageal) and tonic (gastroesophageal sphincter) smooth muscles. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2005;288:G407–G416.
  9. Huizinga JD. Recent advances in intestinal smooth muscle research: from muscle strips and single cells, via ICC networks to whole organ physiology and assessment of human gut motor dysfunction. J Smooth Muscle Res. 2019;55:68-80. DOI: 10.1540/jsmr.55.68.
  10. Galejsya EN, Lychkova AE. Nervnaya regulyaciya tolstoj kishki. Eksperimental’naya i klinicheskaya gastroenterologiya. 2013;8:54-60. [in Russian].
  11. Spencer NJ, Hu H. Enteric nervous system: sensory transduction, neural circuits and gastrointestinal motility. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2020 Jun;17(6):338-351. DOI: 10.1038/s41575-020-0271-2.
  12. Spencer NJ, Hibberd TJ, Travis L, ,Wiklendt L, Costa M, Hu H, et al. Identification of a Rhythmic Firing Pattern in the Enteric Nervous System That Generates Rhythmic Electrical Activity in Smooth Muscle. J Neurosci. 2018 Jun 13;38(24):5507-5522.
  13. Gould TW, Swope WA, Heredia DJ, Corrigan RD, Smith TK. Activity within specific enteric neurochemical subtypes is correlated with distinct patterns of gastrointestinal motility in the murine colon. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2019 Aug 1;317(2):G210-G221. DOI: 10.1152/ ajpgi.00252.2018.
  14. Malcolm A, Camilleri M, Kost L, Burton DD, Fett SL, Zinsmeister AR. Towards identifying optimal doses for alpha-2 adrenergic modulation of colonic and rectal motor and sensory function. Aliment Pharmacol Ther. 2000 Jun;14(6):783-93. DOI: 10.1046/j.1365-2036.2000.00757.x.
  15. Camilleri M, David R Linden DR. Measurement of Gastrointestinal and Colonic Motor Functions in Humans and Animals. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2016 Jul;2(4):412-428. DOI: 10.1016/j.jcmgh.2016.04.003.
  16. Nasser Y, Ho W, Sharkey KA. Distribution of adrenergic receptors in the enteric nervous system of the guinea pig, mouse, and rat. J Comp Neurol. 2006 Apr 10;495(5):529-53. DOI: 10.1002/cne.20898.
  17. Duan H, Cai X, Luan Y, Yang S, Yang J, Dong H, et al. Regulation of the Autonomic Nervous System on Intestine. Front Physiol. 2021 Jul 14;12:700129. DOI: 10.3389/fphys.2021.700129.
  18. Smith-Edwards KM, Edwards BS, Wright CM, Schneider S, Meerschaert KA, Ejoh LL, et al. Sympathetic Input to Multiple Cell Types in Mouse and Human Colon Produces Region-Specific Responses. Gastroenterology. 2021 Mar;160(4):1208-1223.
  19. Fung C, Berghe PV. Functional circuits and signal processing in the enteric nervous system. Cell Mol Life Sci. 2020 Nov;77(22):4505-4522. DOI: 10.1007/s00018-020-03543-6.
  20. Köttgen M, LöfflerT, Jacobi C, Nitschke R, Paverstadt H, Schreiber R, et al. P2Y6 receptor mediates colonic NaCl secretion via differential activation of cAMP-mediated transport. J. Clin. Invest. 2003;111(3):371-9.
  21. Wang L, Jacobsen SE, Bengtsson A, Erlinge D. P2 receptor mRNA expression profi les in human lymphocytes, monocytes and CD34+ stem and progenitor cells. BMC Immunol. 2004;5:16.
  22. Burnstock G. Purine-mediated signalling in pain an perception. Trends Pharmacol. Sci. 2001;22(4):182-8.
  23. Sang Q, Young HM. Chemical coding of neurons in the myenteric plexus and external muscle of the small and large intestine of the mouse. Cell Tissue Res. 1996;284(1):39-53.
  24. Shuttleworth CW, Weinert JS, Sanders KM, Buxton IL. Detection of nitric oxide release from canine enteric neurons. J. Auton. Nerv. Syst. 1995;56(1):61-8.
  25. Krowicki ZK, Sharkey KA, Serron SC. Distribution of nitric oxide synthase in rat dorsal vagal complex and eff ects of microinjection of nitric oxide compounds upon gastric motor function. J. ComP. Neurol. 1997;377(1):49-69.
  26. Fritz E, Hammer J, Schmidt B. Stimulation of the nitric oxideguanosine 3´,5´-cyclic monophosphate pathway by sildenafil: effect on rectal muscle tone, distensibility and perception in health and in irritable bowel syndrome. Am. J. Gastroenterol. 2003;98:2253-60.
  27. Konturek PC, Kania J, Hahn EG, Konturek JW. Ascorbic acid attenuates aspirin-induced gastric damage: role of inducible nitric oxide synthase. J. Physiol. Pharmacol. 2006;57(5):125-36.
  28. Spencer NJ, Kyloh MA, Travis L, Dodds KN. Identification of spinal afferent nerve endings in the colonic mucosa and submucosa that communicate directly with the spinal cord: The gut-brain axis. J Comp Neurol. 2020 Jul;528(10):1742-1753. DOI: 10.1002/cne.24854.
  29. Yan Y, Ramanan D, Rozenberg M, McGovern K, Rastelli D, Vijaykumar B, et al. Interleukin-6 produced by enteric neurons regulates the number and phenotype of microbe-responsive regulatory T cells in the gut. Immunity. 2021 Mar 9;54(3):499-513. DOI: 10.1016/j. immuni.2021.02.002.
  30. Gaumnitz E, Sweet MA, Sengupta A, Singaram C. Nitrinergic and peptidergic innervations and their inter-relationships in human colon. Neuropeptides. 1995 Jul;29(1):1-9. DOI: 10.1016/0143-4179(95)90050-0.
  31. Tzavella K, Riepl R, Klauser A. Decreased substance P levels in rectal biopsies from patients with slow transit constipation. Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. 1996;8(12):1207-11.
  32. Priem EK, De Maeyer JH, Vandewoestyne M. Predominant mucosal expression of 5-HT4 (+h) receptor splice variants in pig stomach and colon. World J. Gastroenterol. 2013;19(24):3747-60.
  33. Holzer P, Holzer-Petsche U. Tachykinins in the gut. Part I. Expression, release and motor function. Pharmacol. Th er. 1997;73(3):173-217.
  34. De Ponti F. Pharmacology of serotonin: what a clinician should know. Gut. 2004;53:1520-35.
  35. CollinsSM. The immunomodulation of enteric neuromuscular function: implications for motility and infl ammatory disorders. Gastroenterology. 1996;111(6):1683-99.
  36. Ovsyannikov VI. Nejromediatory i gormony v zheludochno-kishechnom trakte. Sb.; 2003. 136 s. [in Russian].
  37. Voderholzer WA, Wiebecke B, Gerum M. Dysplasia of the submucous nerve plexus in slow-transit constipation of adults. Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. 2000;12(7):755-59.
  38. Humenick A, Chen BN, Lauder CI, Wattchow DA, Zagorodnyuk VP, Dinning PG, et al. Characterization of projections of longitudinal muscle motor neurons in human colon. Neurogastroenterol Motil. 2019 Oct;31(10):e13685. DOI: 10.1111/nmo.13685.
  39. Brehmer А. Classification of human enteric neurons. Histochem Cell Biol. 2021 Aug;156(2):95-108. DOI: 10.1007/s00418-021-02002-y.
  40. Hardcastle J, Hardcastle PT, Klaren PH. The action of 5-hydroxytryptamine on normal and cystic fibrosis mouse colon: effects on secretion and intracellular calcium. J. Pharm. Pharmacol. 1999;51(4):449-56.
  41. Humenick A, Chen BN, Wattchow DA, Zagorodnyuk VP, Dinning PG, Spencer NJ, et al. Characterization of putative interneurons in the myenteric plexus of human colon. Neurogastroenterol Motil. 2021 Jan;33(1):e13964. DOI: 10.1111/nmo.13964.
  42. Сosta M, Brookes SJH, Steele PA, Gibbins I, Burcher E, Kandiah CJ. Neurochemical classification of myenteric neurons in the guinea-pig ileum. Neuroscience. 1996;75:949-67.
  43. Yuan PQ, Bellier J-P, Li T, Kwaan MR, Kimura H, Tache Y. Intrinsic cholinergic innervation in the human sigmoid colon revealed using CLARITY, three-dimensional (3D) imaging, and a novel anti-human peripheral choline acetyltransferase (hpChAT) antiserum. Neurogastroenterol Motil. 2021 Apr;33(4):e14030. DOI: 10.1111/nmo. 14030.
  44. Hammerle CW, Surawicz CM. Updates on treatment of irritable bowel syndrome. World J Gastroenterol 2008;141(7):2639-49.
  45. Nilsson S. Comparative anatomy of the autonomic nervous system Aut Neurosci Basic Clin 2011;165(1):3-9.
  46. Yüce B, Kemmer M, Qian G. Cannabinoid 1 receptors modulate intestinal sensory and motor function in rat. Neurogastroenterol Motil 2010;22(6):672-e205.
  47. Koopman N, Katsavelis D, Hove AS, Brul S, de Jonge WJ, Seppen J. The Multifaceted Role of Serotonin in Intestinal Homeostasis. Int J Mol Sci. 2021 Aug 31;22(17):9487. DOI: 10.3390/ijms22179487.
  48. Lazebnik LB, Lychkova AE, Homeriki SG. Harakteristika nejrogumoral’noj regulyacii zheludka pri starenii. Eksper klin gastroenterol. 2010;12:73-77. [in Russian].
  49. Bertrand PP, Bertrand RL. Serotonin release and uptake in the gastrointestinal tract. Auton Neurosci. 2010;153(1-2):47-57.
  50. Dmitrieva VA, Odincova VV. Enteral’naya nervnaya sistema i psihosomaticheskie aspekty zabolevanij zheludochno-kishechnogo trakta. Medicinskij al’manah. 2011;1(14):166-9. [in Russian].
  51. Narla VK, Prasad KM, Murthy JV. Time-dependent peristaltic analysis in a curved conduit: Application to chyme movement through intestine. Math Biosci. 2017 Nov;293:21-28. DOI: 10.1016/j.mbs.2017.08.005.
  52. Chevalier NR, Dacher N, Jacques C, Langlois L, Guedj C, Faklaris O. Embryogenesis of the peristaltic reflex. J Physiol. 2019 May;597(10):2785-2801. DOI: 10.1113/JP277746.
  53. Stasi C, Sadalla S, Stefano Milani S. The Relationship Between the Serotonin Metabolism, Gut-Microbiota and the Gut-Brain Axis. Curr Drug Metab. 2019;20(8):646-655. DOI: 10.2174/1389200220666190725115503.
  54. Gershon MD. 5-Hydroxytryptamine (serotonin) in the gastrointestinal tract. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2013 Feb;20(1):14-21. DOI: 10.1097/MED.0b013e32835bc703.
  55. Zhang Y, Paterson WG. Characterization of the peristaltic reflex in murine distal colon. Can J Physiol Pharmacol. 2016 Feb;94(2):190-198. DOI: 10.1139/cjpp-2015-0086.
  56. Johnson DE, Drummond E, Grimwood S, Sawant-Basak A, Miller E, Tseng E, et al. The 5-hydroxytryptamine 4 receptor agonists prucalopride and PRX-03140 increase acetyl-choline and histamine levels in the rat prefron-tal cortex and the power of stimulated hippocampal в oscillations. J Pharmacol Exp. 2012;341(3):681-91.
  57. Borman RA, Tilford NS, Harmer DW. 5-HT(2B) receptors play a key role in mediating the excitatory effects of 5-HT in human colon in vitro. Br J Pharmacol. 2002;135(5):1144-1151.
  58. Mader R, Kocher T, Haier J, Wieczorek G, Pfannkuche HJ, Ito M. Investigation of serotonin type 4 receptor expression in human and nonhuman primate gastrointestinal samples. Eur J Gastroenterol Hepatol. 2006;18(9):945-950.
  59. Irving HR, Tochon-Danguy N, Chinkwo KA, Li JG, Grabbe C, Shapiro M, et al. Investigations into the binding affinities of different human 5-HT4 receptor splice variants. Pharmacology. 2010;85(4):224-233.
  60. De Maeyer JH, Lebebvre RA, Schuurkes JA. 5-HT4 receptor agonists: similar but not the same. Neurogastroenterol Motil. 2008;20:99-112.
  61. Cash BD, Chey WD. The role of serotonergic agents in the treatment of patients with primary chronic constipation. Aliment Pharmacol Ther. 2005;22(11-12):1047-60.
  62. Cellek S, Thangiah R, Jarvie EM. Synergy between 5-HT4 receptor activation and acetylcholinesterase inhibition in human colon and rat forestomach. Neurogastroenterol Motil. 2008;20(5):539-545.
  63. Beattie DT, Smith JAM. Serotonin pharmacology in the gastrointestinal tract: a review. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2008 May;377(3):181-203. DOI: 10.1007/s00210-008-0276-9.
  64. Leclere PG, Prins NH, Schuurkes JA, Lefebvre RA. 5-HT4 receptors located on cholinergic nerves in human colon circular muscle. Neurogastroenterol Motil. 2005;17(3):366375.
  65. Gershon MD, Tack J. The Serotonin Signaling System: From Basic Understanding To Drug Development for Functional Disorders. Gastroenterology. 2007;132:397-414.
  66. Andrews CN, Storr M. The pathophysiology of chronic constipation. Can J Gastroenterol. 2011 Oct;25(B):16B-21B.
  67. Sarna SK. Molecular, functional, and pharmacological targets for the development of gut promotility drugs Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2006;291(4):G545–G555. DOI: 10.1152/ajpgi.00122.2006.

 

Публікація статті:

«Вістник проблем біології і медицини» Випуск 4 (162), 2021 рік , 40-46 сторінки, код УДК 612.36+616.008.3/5«312»

DOI:

10.29254/2077-4214-2021-4-162-40-46

2021 Випуск 4, 162
12.02.2023
Чи була ця стаття корисною?
42
1