肠神经系统(ENS)嵌入胃肠道(GI)壁，包括肌肠丛(MP)和粘膜下丛(SMP)。MPs在调节胃肠道的肌肉层(圆形和纵向)中起着至关重要的作用，而这些肌肉层反过来又协调着胃肠道的运动。此外，中枢神经系统(CNS)扩展外部神经输入，特别是通过迷走神经，精细调节胃肠道运动。迷走神经作为副交感神经系统的重要组成部分，为胃肠道提供必需的神经支配。值得注意的是，胃呈现出最高浓度的迷走神经传入纤维，这种密度向结肠方向逐渐减少。迷走神经是监测胃的状态和调节其运动的工具。相反，结肠运动的外在调节主要依赖于交感神经和骶副交感神经。然而，在体内记录ENS活动和GI肌肉运动存在重大挑战，包括自发的GI运动和缺乏固定记录设备的稳定表面。因此，对迷走神经对活体动物胃内神经系统的实时影响的了解有限。
通过手术植入光学窗口实现的活体显微镜，允许对多种组织和器官进行长期的活体成像，包括皮肤、大脑、脊髓、小肠、结肠、肺、肝脏、胚胎等。该方法能够监测小鼠小肠和结肠内ENS的活性。然而，它主要用于研究下消化道，因为下消化道的迷走神经支配密度低于上消化道。然而，迄今为止，还没有专门为小鼠胃ENS设计的稳定的、长期的、细胞分辨率的体内成像方法。这是由于胃的解剖位置在胸腔以下，部分被肝脏覆盖，胃体积的高度变异性，以及胃蠕动、心脏搏动和呼吸运动引起的运动伪影。这些因素对胃内皮系统动力学及其与迷走神经的复杂相互作用的体内研究提出了重大挑战。这突出了未来研究进展的一个关键领域。
VNS和GES对胃肌间神经元活化的影响（图源自Nature Communications ）
研究提出了一种开创性的胃和结肠MP体内成像方法，包括设计一个光学窗口，其手术植入，并特异性标记ENS。这种方法保证了小鼠术后的长期生存能力，并通过外部稳定装置减轻了活体成像过程中的组织位移。我们已经成功地实现了小鼠胃和结肠的稳定、长期和细胞分辨率的体内成像，这是一个重大的进步。光学窗口的标准化设计，加上统一的植入程序和ENS标记，极大地增强了ENS跨胃肠道的体内研究。使用这个技巧。通过胃和结肠MP共聚焦钙显像观察迷走神经刺激对胃和结肠内肌群神经元活性的影响。这一探索也延伸到迷走神经和ENS在体内的结构和功能关系。
光学窗口的实现使得首次在体内记录ENS成为可能，将ENS研究从下消化道扩展到上消化道。研究的方法能够对ENS进行稳定和可重复的检查，反映了用于中枢神经系统的体内成像策略。这种能力对于捕捉外部神经输入(如迷走神经)对ENS动力学的影响至关重要。此外，窗口的稳定性有助于有效记录由外部刺激引发的胃肠道肌肉运动。研究开发的技术是探索ENS和了解迷走神经实时调节ENS动力学和胃运动的有价值的工具。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52397-0
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