Die Studie könnte zu neuen Behandlungen für Schluckstörungen führen

Der durchschnittliche Mensch schluckt 500 bis 700 Mal am Tag. Stellen Sie sich vor, jede dieser Schwalben wäre ein Kampf.

Für viele, die an Motilitätsstörungen der Speiseröhre wie Dysphagie leiden, die die Art und Weise beeinträchtigen, wie die Muskeln in der Speiseröhre Nahrung und Flüssigkeiten zum Magen transportieren, kann das Schlucken schwierig oder sogar schmerzhaft sein. Es kann etwas so Einfaches wie einen Schluck Wasser in einen heftigen Hustenanfall verwandeln.

Verursacht durch Erkrankungen wie die gastroösophageale Refluxkrankheit (oder GERD), degenerative Erkrankungen wie die Parkinson-Krankheit und sogar nur das Alter, können diese Störungen zu Problemen wie Dehydration, Mangelernährung, Lungenentzündung und Ersticken führen und die Lebensqualität von etwa der Hälfte beeinträchtigen eine Million Amerikaner jedes Jahr und bis zu einer von fünf Personen über 50.

Die Ursachen dieser Zustände sind von der medizinischen Wissenschaft nicht gut verstanden, aber eine Studie, die diesen Monat in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Zellberichte von einem Team von Wissenschaftlern des College and Graduate School of Arts & Sciences der University of Virginia und der School of Medicine der UVA identifiziert den einzigartigen genetischen Fingerabdruck der Nervenzellen, die die motorische Funktion der Speiseröhre steuern. Laut den beteiligten Wissenschaftlern eröffnet dies einen neuen Ansatz für die Behandlung von Ösophagusmotilitätsstörungen, der zu neuen Therapien und neuen Arzneimitteln führen könnte und denjenigen Hoffnung gibt, die mit den schwächenden Auswirkungen von Dysphagie und anderen Erkrankungen der Speiseröhre leben.

Die von der Doktorandin Tatiana Coverdell geleitete Studie begann als Versuch, die Nervenbahnen des Gehirns zu identifizieren, die die Herzfrequenz steuern. Der menschliche Körper enthält eine komplexe Anordnung von Nervenbahnen, die das Gehirn mit jedem der Organe des Körpers verbinden, und vieles darüber, wie diese Bahnen organisiert sind und funktionieren, ist immer noch nicht verstanden.

Coverdell und ihre Co-Autoren – John Campbell, ein molekularer Neurowissenschaftler und Biologieprofessor am College, und Stephen Abbott, ein Pharmakologieprofessor an der UVA School of Medicine – konzentrierten sich auf eine Region des Hinterhirns im unteren Teil des Hirnstamms, die als The bezeichnet wird Kern ambiguus. Frühere Studien haben gezeigt, dass der Nucleus ambiguus durch Nervenvorsprünge mit dem Herzen, dem Kehlkopf, dem Rachen (der Luft, Nahrung und Flüssigkeit aus Nase und Mund nach unten transportiert) und der Speiseröhre verbunden ist und deren Funktion steuert. Bei der Suche nach einem bestimmten Weg zum Herzen entdeckten sie einen bestimmten Neuronen-Subtyp, der Axone (oder Nervenfasern) steuert, die zur Speiseröhre führen, die, wenn sie aktiviert werden, Speiseröhrenkontraktionen verursachen.

„Viele unserer Projekte beginnen damit, eine Teileliste für eine bestimmte Region des Gehirns zu erstellen“, sagte Campbell. „Wir wollen all die verschiedenen Zellen kennen, aus denen diese Region besteht, und was sie tun, und wir profilieren ihre Genexpression, um sie zu identifizieren. Um das herauszufinden, schauen wir uns an, wohin jeder Zelltyp seine Axone sendet, denn das sagt uns, welches Organ es kontrolliert. So sind wir auf diesem Weg gelandet. „

Gegenwärtige Therapien für Erkrankungen der Speiseröhre umfassen die Stimulation der Vagusnerven, des Hauptnervensystems, das Körperfunktionen steuert, die als „Ruhe und Verdauung“ bezeichnet werden und nicht bewusst gesteuert werden können. Dieser Weg steuert jedoch auch eine Vielzahl anderer Funktionen wie Herz-Kreislauf- und Verdauungsfunktionen, und diese Therapien können eine Vielzahl unerwünschter Wirkungen hervorrufen.

„Der Vagusnerv ist eine Superautobahn für Informationen zwischen all Ihren viszeralen Organen und Ihrem Gehirn, und diese Motoneuronen-Axone befinden sich darin“, sagte Campbell. „Aber wenn Sie das stimulieren, aktivieren Sie alles: all diese verschiedenen Wege zwischen dem Gehirn und den anderen verbundenen Organen. Ein gezielterer Ansatz, um nur die motorische Funktion der Speiseröhre zu beeinflussen, würde es diesen Therapien ermöglichen, präziser zu sein.“

Campbell und Coverdell erkannten, dass ihre Ergebnisse praktische klinische Anwendungen haben könnten, und sie wandten sich an den Neurophysiologen Stephen Abbott, um ihnen zu helfen, die Funktion der von ihnen entdeckten Zellen zu charakterisieren.

„Die Entdeckung hat eine große klinische Bedeutung, weil sie es uns ermöglicht, gezielter auf die Speiseröhre abzuzielen, anstatt auf die gesamte Region abzuzielen und viele Off-Target-Effekte zu haben“, sagte Coverdell. „Zukünftige Forschung kann sich damit befassen und gezieltere Therapeutika für Schluckstörungen entwickeln.“

„Wir haben jetzt ein vollständiges Genexpressionsprofil für diese Motoneuronen der Speiseröhre“, fügte Campbell hinzu. „Wir kennen alle Rezeptoren, die sie exprimieren, alle Neuropeptide und andere Signale, die sie exprimieren – jedes davon könnte ein pharmakologisches Ziel bei der Behandlung von Ösophagusmotilitätsstörungen sein. Es gibt uns auch Zugang zu den gesamten neuronalen Schaltkreisen, die das Schlucken steuern. Also, wir können von diesen Neuronen, die die Kontraktionen der Speiseröhre steuern, rückwärts arbeiten, und das wird uns ein vollständiges Bild davon geben, wie das Schluckprogramm im Gehirn dargestellt wird.“

Abbott stimmt zu, dass die Entdeckung erhebliche Auswirkungen auf den Bereich der Medizin haben wird, insbesondere da die US-Bevölkerung immer älter wird.

„Die Fähigkeit, die Nervenzellen zu identifizieren und zu untersuchen, die die Funktion der Speiseröhre kontrollieren, ermöglicht es uns, Probleme der Motilitätsstörungen der Speiseröhre zu untersuchen, und wir hoffen, dass dies zu verbesserten Behandlungen für diese Erkrankungen führen wird, die bei älteren Menschen weit verbreitet sind“, sagte Abbott. „Wir haben jetzt alle Möglichkeiten vor uns, da wir diese Informationen haben.“

Laut Deborah Roach, Vorsitzende der Fakultät für Biologie des College, sind die Ergebnisse ein wichtiger Beweis für die Rolle, die interdisziplinäre Forschung dabei spielt, die Grenzen von Wissenschaft und Medizin zu erweitern.

„Dies ist ein wunderbares Beispiel dafür, wie die Zusammenarbeit zwischen Grundlagenforschung, die im Fachbereich Biologie des College of Arts & Sciences durchgeführt wird, und angewandter Forschung, die in der School of Medicine durchgeführt wird, potenziell zu großen Durchbrüchen führen kann“, sagte sie.