肠道是人体最敏感的器官，位于其中的肠道神经系统则是除大脑外最大的神经系统，亦被称作人体的“第二大脑”。该神经系统由神经元和神经胶质细胞组成，而其中神经胶质细胞（EGC）的数量是神经元细胞的4倍，且存在6种不同的胶质细胞类型共同参与肠道微环境的调控。
在肠道中，隐窝是调节肠道再生与自我更新的重要结构，位于其中的干细胞，潘氏细胞及各种因子在WNT以及BMP通路的调控下为人体肠道提供了稳定健康的环境。而固有层的神经胶质细胞位于肠道表皮下方，并围绕着隐窝及其中的干细胞，发挥着未知的作用。年1月，MeryemB.Baghdadi团队在CellStemCell上发表了题为Entericglialcellheterogeneityregulatesintestinalstemcellniches的研究论文，针对肠道神经胶质细胞对小肠干细胞的调节作用进行了研究，并以此开发肠炎治疗的新方向。
为了探究肠道神经胶质细胞对小肠干细胞的影响，作者通过遗传消融法，针对神经胶质细胞特异性标记Plp1及Gfap，去除了Gfap+及Plp1+细胞进行对照实验。qRT-PCR结果显示，Gfap+细胞缺失的肠道细胞发生Lgr5、Olfm4等干细胞标志的下调，而免疫组化也显示该情况下肠道干细胞数量降低。而潘氏细胞等其他细胞未受神经胶质细胞缺失的影响。通过对类器官的生长观察，Gfap+细胞缺失的肠道类器官显示出克隆形成率的降低以及Lgr5等干细胞标志物的表达下调。虽然Plp1+细胞的缺失也对肠道干细胞造成抑制性的影响，但该影响程度远低于Gfap+细胞缺失的影响。这些现象表明神经胶质细胞参与肠道干细胞生长调控的可能。（图1）
图1.Gfap+细胞缺失导致肠道干细胞生长抑制
为了进一步了解神经胶质细胞缺失对干细胞生长的长期影响，作者对进行了14天培养的类器官进行探究。结果发现，Gfap+及Plp1+细胞的单独缺失对肠道结构没有明显的影响，并且，Plp1+细胞缺失的类器官在两周后观察到Gfap+细胞的上调，而Gfap+缺失的类器官中却无Plp1+细胞的上调。这一现象显示了不同类型神经胶质细胞之间的异质性，且在肠道中可能存在一种补偿机制调节稳态。于是，作者通过RNAseq聚类分析发现，Plp1+细胞与Gfap+细胞处于两个不同聚类。（图2）
图2.不同类型的神经胶质细胞间的异质性
为了消除细胞异质性带来的影响，作者构建了Gfap，Plp1双敲除小鼠，并通过存活率的计算以及使用异硫氰酸荧光素(FITC)-硫酸葡聚糖进行肠道功能检测，证明了神经胶质细胞对肠道稳态维持的必要性。（图3）
图3.神经胶质细胞缺失造成肠道功能损坏
为了进一步确定参与维持肠道稳态的细胞类型，作者对Gfap+及Plp1+细胞缺失小鼠进行辐照损伤处理，发现在小鼠肠道的自我修复过程中，Gfap+细胞缺失小鼠再生后的隐窝数量明显减少，而Plp1+细胞缺失则不影响肠道再生。这显示Gfap+神经胶质细胞可能是参与调节肠道干细胞生命活动的主要因素。并且，在另一组对Gfp+细胞与Plp1+细胞进行追踪的实验中，作者发现受到辐照损伤的小鼠，其体内的Gfp，Plp1双阳性细胞数量减少，而Gfp+细胞数量增多，进一步验证了Gfp+细胞的重要性。（图4）
图4.辐照损伤后的小鼠体内Gfp+细胞数量上调
虽然已经确定了Gfp+细胞在肠道干细胞的调节中发挥作用，但其作用机制尚不清晰，所以作者通过构建体外培养物探索神经胶质细胞的体内作用机制。首先，作者使用IL-1β、TNF-α等促炎因子处理肠道神经胶质细胞培养物，发现Gfp+细胞上调。随后，作者通过利用神经胶质细胞条件培养基构建小肠类器官，发现Gfp+细胞的存在增强了肠道干细胞的干性，且通过促炎因子处理的神经胶质细胞对肠道干细胞增殖具有更强的促进作用，而随后的流式细胞分选显示受神经胶质细胞调节的小肠类器官Lgr5+干细胞数量明显升高，表明了Gfp+细胞能够调节干细胞微环境的可能。为了验证这一点，作者通过使用条件培养基比较神经胶质细胞与间充质细胞对干细胞的促进作用，发现二者近乎相同的效果以及协同发挥作用的能力。（图5）
图5.Gfp+细胞可能通过调节干细胞微环境发挥作用
在细胞表型层面，Gfp+细胞显示了其对肠道干细胞显著的促进作用，于是，作者对Plp1+及Gfp+细胞进行了qRT-PCR，结果显示，Gfp+细胞中Wnt配体基因显著表达；而原位杂交的结果显示了Gfp+细胞与Wnt2、Wnt4等Wnt配体的共定位；单细胞测序也表明GFAP+肠神经胶质细胞有几种wnt配体的特异性富集。显然，Gfp+细胞的存在为肠道干细胞提供了重要的生长信号配体。（图6）
图6.Gfp+细胞为肠道干细胞增殖提供了Wnt配体
然而，体内实验结果显示，Gfp+细胞缺失小鼠的肠道细胞能够正常生长，而唯有在接受辐照损伤处理后的小鼠体内，其神经胶质细胞中Wnt配体显著上调；同时体外实验显示Gfp+细胞缺失肠道类器官的生长缺陷可以通过Wnt6的添加得到补偿。这些结果表明Gfp+细胞对肠道干细胞的促进作用在正常的肠道干细胞是冗余的，而对再生或修复中的肠道干细胞至关重要。（图7）
图7.Gfp+的促进作用仅针对再生初期的肠道干细胞
为了验证上述结论，作者首先观察了受到辐照损伤的小鼠的肠道上皮状况，发现隐窝-绒毛结构的显著改变，隐窝数量显著减少且形态异常膨大。接着，为了验证神经胶质细胞与干细胞之间的信号联系，作者通过单分子荧光原位杂交发现，在Gfp+细胞缺失的小肠中，Wnt信号通路相关因子Axin2及β-cantenin的信号皆显著降低。随后的免疫组化结果显示辐照损伤后的肠道中Olfm4+干细胞严重损失，而Wnt6的添加则能够改善这一损失状况。综上表明Gfp+细胞能够通过对Wnt信号通路的调控促进肠道干细胞的再生。（图8）
图8.Gfp+细胞通过激活Wnt通路促进干细胞增殖
任何生物成果最终都将为人类的生命健康服务。确定了神经胶质细胞的作用机制后，作者考虑到这一现象的临床应用。通过聚类分析，作者发现人类的肠道神经胶质细胞类群分布，以及Gfp+细胞的富集和表达状况都与小鼠具有高度一致性，而小鼠慢性结肠炎与人的溃疡性结肠炎的表型是类似的。作者发现，Gfp+细胞缺失的小鼠在慢性结肠炎病发后具有不良预后，肠道上皮细胞增殖能力显著降低，并伴随上皮溃烂，黏膜水肿等症状。最后，作者基于基因本体论的hEGC通路网络分析结果显示Gfap+细胞与高尔基体和内质网运输高度相关，这意味着损伤后的修复过程中，Gfap+细胞具有很强的蛋白质加工和分泌能力，这与其在肠道细胞再生中的Wnt通路调控作用一致。（图9）
图9.Gfp+细胞在慢性结肠炎中具有重要作用
随着研究的深入，人们逐渐意识到对于某个器官，某种细胞，其生命过程并非仅是它自身独行，环绕其周围的各种生命元件，传递各种生命信息的信号通路，构建其自身定位的空间锚点，维持其体内稳态的细胞因子，各种因素协同为整体，互相独立，又互相联系，构成人体微环境。本研究通过对肠道干细胞微环境的重要成员——神经胶质细胞进行分析，发掘了肠道神经胶质细胞在维持肠道稳态和更新过程中的重要作用，揭示了该细胞对Wnt通路的调控能力，并通过细胞聚类分析证明了人鼠肠道细胞亚群的相似性，使该研究为临床治疗肠道炎症提供了新的思路。
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