ОСОБЛИВОСТІ НЕЙРО-ГУМОРАЛЬНОЇ РЕГУЛЯЦІЇ СКОРОТЛИВОЇ АКТИВНОСТІ ГЛАДКОМ’ЯЗОВОЇ ТКАНИНИ ТОВСТОЇ КИШКИ
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
В статті розглядаються аспекти центральних і місцевих регуляторних механізмів моторної функції товстої кишки. Актуальність означеної проблематики визначається тим фактом, що порушення належної корекції скоротливої діяльності мязової оболонки травного каналу є одними з провідних етіологічних факторів у розвитку таких патологій, як діарея, закрепи, синдром подразненої кишки тощо. Відповідним чином, успішне лікування і профілактика подібних захворювань, потребують глибокого і всебічного вивчення механізмів центрального і місцевого регулювання скоротливої діяльності м’язової оболонки стінки товстої кишки. Не дивлячись на багаторічну історію дослідження морфо-функціональних аспектів корекції і координації рухової активності шлунково-кишкового тракта, наявний масив знань з означеної проблематики ще виявляється дуже далеким від досконалості і гостро актуалізує появу фундаментальних досліджень. В статті розглянуто основні провідні механізми регуляції моторної функції товстої кишки.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
УГОДА
ПРО ПЕРЕДАЧУ АВТОРСЬКИХ ПРАВ
Я, автор статті/Ми, автори рукопису статті _______________________________________________________________________
у випадку її прийняття до опублікування передаємо засновникам та редколегії наукового видання «Вісник Черкаського Університету: Серія Біологічні науки» такі права:
1. Публікацію цієї статті українською (англійською) мовою та розповсюдження її друкованої версії.
2. Розповсюдження електронної версії статті через будь-які електронні засоби (розміщення на офіційному web-сайті журналу, в електронних базах даних, репозитаріях, тощо).
При цьому зберігаємо за собою право без узгодження з редколегією та засновниками:
1. Використовувати матеріали статті повністю або частково з освітньою метою.
2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез, доповідей конференцій, а також усних презентацій.
4. Розміщувати електронні копії статті (зокрема кінцеву електронну версію, завантажену з офіційного web-сайту журналу) на:
a. персональних web-pecypcax усіх авторів (web-сайти, web-сторінки, блоги, тощо);
b. web-pecypcax установ, де працюють автори (включно з електронними інституційними репозитаріями);
с. некомерційних web-pecypcax відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
Цією угодою ми також засвідчуємо, що поданий рукопис відповідає таким критеріям:
1. Не містить закликів до насильства, розпалювання расової чи етнічної ворожнечі, які викликають занепокоєння, є загрозливими, ганебними, наклепницькими, жорстокими, непристойними, вульгарними тощо.
2. Не порушує авторських прав та права інтелектуальної власності інших осіб або організацій; містить всі передбачені чинним законодавством про авторське право посилання на цитованих авторів та / або видання, а також використовувані в статті результати і факти, отримані іншими авторами чи організаціями.
3. Не був опублікований раніше в інших видавництвах та не був поданий до публікації в інші видання.
4. Не включає матеріали, що не підлягають опублікуванню у відкритій пресі, згідно з чинним законодавством.
____________________ ___________________
підпис П.І.Б. автора
"___"__________ 20__ р.
Посилання
Bharucha AE, Lacy BE. Mechanisms, Evaluation, and Management of Chronic Constipation. Gastroenterology. 2020 Apr;158(5):1232-1249.e3. doi: 10.1053/j.gastro.2019.12.034.
Arthur T, Burgess A. Acute Colonic Pseudo-Obstruction. Clin Colon Rectal Surg. 2022 Aug 12;35(3):221-226. doi: 10.1055/s-0041-1740044.
Heitmann PT, Vollebregt PF, Knowles CH, Lunniss PJ, Dinning PG, Scott SM. Understanding the physiology of human defaecation and disorders of continence and evacuation. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021 Nov;18(11):751-769. doi: 10.1038/s41575-021-00487-5.
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.
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.
Lambrinos G, Cristofaro V, Pelton K, Bigger-Allen A, Doyle C, Vasquez E et al. Neuropilin 2 Is a Novel Regulator of Distal Colon Contractility. Am J Pathol. 2022 Nov;192(11):1592-1603.
Nakamori H, Hashitani H. Neural targets of the enteric dopaminergic system in regulating motility of rat proximal colon. Pflugers Arch. 2023 Nov;475(11):1315-1327. doi: 10.1007/s00424-023-02849-1.
Martin AM, Jones LA, Wei L, Spencer NJ, Sanders KM, Ro S, Keating DJ. Distinguishing the contributions of neuronal and mucosal serotonin in the regulation of colonic motility. Neurogastroenterol Motil. 2022 Aug;34(8):e14361. doi: 10.1111/nmo.14361.
Sharkey KA, Mawe GM. The enteric nervous system. Physiol Rev. 2023 Apr 1;103(2):1487-1564.
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.
Huizinga JD, Hussain A, Chen JH. Interstitial cells of Cajal and human colon motility in health and disease. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2021 Nov 1;321(5):G552-G575. doi: 10.1152/ajpgi.00264.2021.
Veress B, Ohlsson B. Spatial relationship between telocytes, interstitial cells of Cajal and the enteric nervous system in the human ileum and colon. J Cell Mol Med. 2020 Mar;24(6):3399-3406.
Mawe GM, Sanders KM, Camilleri M. Overview of the Enteric Nervous System. Semin Neurol. 2023 Aug;43(4):495-505. doi: 10.1055/s-0043-1771466.
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.
Holmes GM, Blanke EN. Gastrointestinal dysfunction after spinal cord injury. Exp Neurol. 2019 Oct;320:113009. doi: 10.1016/j.expneurol.2019.113009.
Meerschaert KA, Davis BM, Smith-Edwards KM. New Insights on Extrinsic Innervation of the Enteric Nervous System and Non-neuronal Cell Types That Influence Colon Function. Adv Exp Med Biol. 2022;1383:133-139. doi: 10.1007/978-3-031-05843-1_13.
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.
Nakamori H, Naitou K, Horii Y, Shimaoka H, Horii K, Sakai H et al. Roles of the noradrenergic nucleus locus coeruleus and dopaminergic nucleus A11 region as supraspinal defecation centers in rats. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2019 Oct 1;317(4):G545-G555. doi: 10.1152/ajpgi.00062.2019.
Brehmer А. Classification of human enteric neurons. Histochem Cell Biol. 2021 Aug;156(2):95-108.
Chen BN, Humenick AG, Hibberd TJ, Yew WP, Wattchow DA, Dinning PG et al. Characterization of viscerofugal neurons in human colon by retrograde tracing and multi-layer immunohistochemistry. Front Neurosci. 2024 Jan 16;17:1313057. doi: 10.3389/fnins.2023.1313057.
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.
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 prefrontal cortex and the power of stimulated hippocampal в oscillations. J Pharmacol Exp. 2012;341(3):681-91.
Parker DR, Wiklendt L, Humenick A, Chen BN, Sia TC, Wattchow DA et al. Sympathetic Pathways Target Cholinergic Neurons in the Human Colonic Myenteric Plexus. Front Neurosci. 2022 Mar 17;16:863662.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
Furness JB, Callaghan BP, Rivera LR, Cho HJ. The enteric nervous system and gastrointestinal innervation: integrated local and central control. Adv Exp Med Biol. 2014;817:39-71.
Hibberd TJ, Ramsay S, Spencer-Merris P, Dinning PG, Zagorodnyuk VP, Spencer NJ. Circadian rhythms in colonic function. Front Physiol. 2023 Aug 30;14:1239278. doi: 10.3389/fphys.2023.1239278.
Magalhães HIR, Castelucci P. Enteric nervous system and inflammatory bowel diseases: Correlated impacts and therapeutic approaches through the P2X7 receptor. World J Gastroenterol. 2021 Dec 14;27(46):7909-7924. doi: 10.3748/wjg.v27.i46.7909.
Veress B, Peruzzi N, Eckermann M, Frohn J, Salditt T, Bech M, Ohlsson B. Structure of the myenteric plexus in normal and diseased human ileum analyzed by X-ray virtual histology slices. World J Gastroenterol. 2022 Aug 7;28(29):3994-4006. doi: 10.3748/wjg.v28.i29.3994.
Kirov TV, Atanasova DY, Lazarov NE. Neurochemical profile of the myenteric plexus in the rat colorectal region. Anat Rec (Hoboken). 2023 Sep;306(9):2292-2301. doi: 10.1002/ar.25019.
Shahrestani J, Das JM. Neuroanatomy, Auerbach Plexus. 2023 May 23. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024 Jan–.PMID: 31855386. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK551559.
Wood JD. Enteric Nervous System: Neuropathic Gastrointestinal Motility. Dig Dis Sci. 2016 Jul;61(7):1803-16. doi: 10.1007/s10620-016-4183-5.
Greenwood-Van Meerveld B, Johnson AC, Grundy D. Gastrointestinal Physiology and Function. Handb Exp Pharmacol. 2017;239:1-16. doi: 10.1007/164_2016_118.
Jones LA, Sun EW, Martin AM, Keating DJ. The ever-changing roles of serotonin. Int J Biochem Cell Biol. 2020 Aug;125:105776. doi: 10.1016/j.biocel.2020.105776.
Vaccaro R, Casini A, Severi C, Lamazza A, Pronio A, Palma R. Serotonin and Melatonin in Human Lower Gastrointestinal Tract. Diagnostics (Basel). 2023 Jan 5;13(2):204. doi: 10.3390/diagnostics13020204.
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.
Knutson KR, Whiteman ST, Alcaino C, Mercado-Perez A, Finholm I, Serlin HK et al. Intestinal enteroendocrine cells rely on ryanodine and IP(3) calcium store receptors for mechanotransduction. J Physiol. 2023 Jan;601(2):287-305. doi: 10.1113/JP283383.
Spencer NJ, Keating DJ. Role of 5-HT in the enteric nervous system and enteroendocrine cells. Br J Pharmacol. 2022 Jul 21. doi: 10.1111/bph.15930.
Yaakob NS, Chinkwo KA, Chetty N, Coupar IM, Irving HR. Distribution of 5-HT3, 5-HT4, and 5-HT7 Receptors Along the Human Colon. J Neurogastroenterol Motil. 2015 Jul 30;21(3):361-9.
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.
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.
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.
Gwynne RM, Bornstein JC. Luminal 5-HT(4) receptors-A successful target for prokinetic actions. Neurogastroenterol Motil. 2019 Oct;31(10):e13708. doi: 10.1111/nmo.13708.
Galligan JJ. Colonic 5-HT(4) receptors are targets for novel prokinetic drugs. Neurogastroenterol Motil. 2021 Apr;33(4):e14125. doi: 10.1111/nmo.14125.
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.
Cellek S, Thangiah R, Jarvie EM. Synergy between 5-HT4 receptor activation and acetylcholinesterase inhibition in human colon and forestomach. Neurogastroenterol Motil. 2008;20(5):539-545.
Van Crombruggen K, Van Nassauw L, Timmermans JP, Lefebvre RA. Inhibitory purinergic P2 receptor characterisation in rat distal colon. Neuropharmacology. 2007 Aug;53(2):257-71. doi: 10.1016/j.neuropharm.2007.05.010.
de Campos NE, Marques-da-Silva C, Corrêa G, Castelo-Branco MT, de Souza HS, Coutinho-Silva R. Characterizing the presence and sensitivity of the P2X7 receptor in different compartments of the gut. J Innate Immun. 2012;4(5-6):529-41. doi: 10.1159/000336628.
Morrone FB, Vargas P, Rockenbach L, Scheffel TB. P2Y12 Purinergic Receptor and Brain Tumors: Implications on Glioma Microenvironment. Molecules. 2021 Oct 12;26(20):6146. doi: 10.3390/molecules26206146.
Cortier M, Boina-Ali R, Racoeur C, Paul C, Solary E, Jeannin JF, Bettaieb A. H89 enhances the sensitivity of cancer cells to glyceryl trinitrate through a purinergic receptor-dependent pathway. Oncotarget. 2015 Mar 30;6(9):6877-86. doi: 10.18632/oncotarget.3124.
Hibberd TJ, Travis L, Wiklendt L, Costa M, Brookes SJH, Hu H et al. Synaptic activation of putative sensory neurons by hexamethonium-sensitive nerve pathways in mouse colon. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2018 Jan 1;314(1):G53-G64. doi: 10.1152/ajpgi.00234.2017. Epub 2017 Sep 21.
Oláh G, Módis K, Törö G, Hellmich MR, Szczesny B, Szabo C. Role of endogenous and exogenous nitric oxide, carbon monoxide and hydrogen sulfide in HCT116 colon cancer cell proliferation. Biochem Pharmacol. 2018 Mar;149:186-204. doi: 10.1016/j.bcp.2017.10.011.
Beck K, Voussen B, Reigl A, Vincent AD, Parsons SP, Huizinga JD, Friebe A. Cell-specific effects of nitric oxide on the efficiency and frequency of long distance contractions in murine colon. Neurogastroenterol Motil. 2019 Jun;31(6):e13589. doi: 10.1111/nmo.13589.
Durnin L, Lees A, Manzoor S, Sasse KC, Sanders KM, Mutafova-Yambolieva VN. Loss of nitric oxide-mediated inhibition of purine neurotransmitter release in the colon in the absence of interstitial cells of Cajal. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2017 Nov 1;313(5):G419-G433. doi: 10.1152/ajpgi.00045.2017.
Brinkman DJ, Ten Hove AS, Vervoordeldonk MJ, Luyer MD, de Jonge WJ. Neuroimmune Interactions in the Gut and Their Significance for Intestinal Immunity. Cells. 2019 Jul 2;8(7):670.
Rasmusson AM. The gut peptide neuropeptide Y and post-traumatic stress disorder. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2017 Feb;24(1):3-8. doi: 10.1097/MED.0000000000000301.
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.
Patel M, Valaiyaduppu Subas S, Ghani MR, Busa V, Dardeir A, Marudhai S, Cancarevic I. Role of Substance P in the Pathophysiology of Inflammatory Bowel Disease and Its Correlation With the Degree of Inflammation. Cureus. 2020 Oct 18;12(10):e11027. doi: 10.7759/cureus.11027.
Mazzoni M, Cabanillas L, Costanzini A, Caremoli F, Million M, Larauche M et al. Distribution, quantification, and characterization of substance P enteric neurons in the submucosal and myenteric plexuses of the porcine colon. Cell Tissue Res. 2024 Jan;395(1):39-51. doi: 10.1007/s00441-023-03842-x.
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.
Chen Y, Pan R, Mei L, Tian P, Wang L, Zhao J, Chen W, Wang G. Colon-Targeted Delivery of Indole Acetic Acid Helps Regulate Gut Motility by Activating the AHR Signaling Pathway. Nutrients. 2023 Oct 8;15(19):4282. doi: 10.3390/nu15194282.
Vicentini FA, Keenan CM, Wallace LE, Woods C, Cavin JB, Flockton AR et al. Intestinal microbiota shapes
gut physiology and regulates enteric neurons and glia. Microbiome. 2021 Oct 26;9(1):210. doi: 10.1186/s40168-021-01165-z.