Neuron｜为什么肠道能自己工作？哈佛医学院团队揭示速激肽信号通路定义肠道神经系统中不同的胶质细胞群体

你是否有过这样的体验：有时吃完美食后肠道蠕动顺畅，有时却莫名腹胀便秘？这背后，肠道里一群隐形工作者——肠道神经胶质细胞在默默发挥作用。它们是肠道神经系统中数量远超神经元的特殊细胞，就像肠道的后勤保障队，既参与消化蠕动，又负责免疫防护。但长期以来，科学家们都不清楚这些后勤人员是否有不同分工。而这篇研究就像给这些细胞做了一次身份普查，发现它们不仅有明确的岗位划分，还存在一套独特的信号指令调控其工作。

来自 哈佛医学院Meenakshi Rao教授研究团队做了一项专门研究，标题为《Tachykinin signaling defines distinct populations of glia in the enteric nervous system》，相关成果将于2026年3月18日发表在《Neuron》期刊上。研究通过转录组分析、遗传标记、功能验证等实验，鉴定出 Tacr3 是肠道神经系统肌间神经节内胶质细胞的特异性分子标记，揭示 NKB-TACR3 信号通路在出生后肠道胶质细胞分化中的必需作用，以及其通过调控胶质细胞活性调节肠道蠕动的机制，为肠道胶质细胞的特异性研究提供工具，也为肠道动力相关疾病的治疗提供新靶点。

黏膜和肌层神经胶质细胞转录组存在显著差异

研究首先聚焦小鼠小肠的黏膜和肌层两个不同微环境，通过RNA 测序（RNA-seq） 、遗传标记技术和流式细胞术分离并分析了这两个区域的神经胶质细胞。结果发现，黏膜神经胶质细胞与小胶质细胞基因表达特征相似，富集了 Cx3cr1、Mpeg1 等巨噬细胞相关转录本，参与抗原呈递、白细胞活化等免疫相关功能；而肌层神经胶质细胞更接近卫星胶质细胞，富集神经发生相关基因。

通过贝叶斯棱镜反卷积分析排除黏膜污染干扰后，进一步确认两者共享部分核心胶质细胞标识基因（如 Plp1、Sox10），但转录组差异显著。基因集富集分析（GSEA） 显示，黏膜胶质细胞侧重免疫功能，这与它们贴近上皮细胞、免疫细胞的空间位置相符；肌层胶质细胞则与神经发育功能相关。将两者与中枢和外周神经系统胶质细胞的转录组对比发现，它们虽与部分肠外胶质细胞有相似性，但均具备独特的 针对特定领域的特征，证实肠道神经胶质细胞是转录组水平上独立的细胞亚群。

Tacr3基因标记肌间神经丛神经节内胶质细胞

为寻找肌层胶质细胞的特异性分子标记，研究通过差异基因分析发现，Tacr3（编码神经激肽 B 受体 NKB）在肌层胶质细胞中高度富集，且在肠道外胶质细胞中不表达。实时荧光定量 PCR（qPCR） 、原位杂交（RNAscope） 和免疫组织化学（IHC） 验证显示，Tacr3 转录本仅存在于肌层中 Sox10+/S100B + 胶质细胞，且主要集中在肌间神经节内胶质细胞。

利用 Tacr3IRES-Cre/+ Rosa26tdTomato/+ 小鼠进行遗传标记，发现幼鼠（3 周）和成年鼠（8-12 周）的肌间神经节内胶质细胞中，分别有超过 85% 和 98% 表达 TdTomato，而肌内胶质细胞、黏膜胶质细胞中 TdTomato 表达极少。神经元中 Tacr3 表达也显著低于胶质细胞。在背根神经节、坐骨神经和大脑等组织中，GFP + 胶质细胞均不表达 TdTomato，证实 Tacr3 是肠道神经系统（ENS）胶质细胞特有的分子标记，为特异性操控肠道胶质细胞提供了遗传工具。

TACR3 信号调控肌间胶质细胞活性与肠道蠕动

为明确 TACR3 信号的功能，研究利用 Kir4.1CreER Rosa26GCaMP6t/+ 小鼠进行钙成像，发现黏膜刺激引发结肠推进性收缩时，肌间神经节内胶质细胞首先出现钙响应，随后是连接性胶质细胞和肌内胶质细胞。使用 TACR3 拮抗剂 fezolinetant 处理后，神经节内胶质细胞的钙响应数量和幅度显著降低，而肌内胶质细胞无明显变化；TACR3 激动剂 senktide 则可特异性诱发神经节内和连接性胶质细胞的持续钙响应。

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体内肠道转运实验显示，fezolinetant 处理后雌雄小鼠的肠道转运时间均缩短，粪便颗粒产量增加；senktide 处理则显著减慢肠道转运，雄性小鼠粪便产量减少 67%。体外结肠运动分析发现，fezolinetant 可增加结肠迁移运动复合体（CMMCs）的频率和速度，缩短收缩持续时间。这些结果证实 TACR3 信号通过调控肌间胶质细胞的钙响应，动态调节肠道蠕动功能。

遗传标记揭示肌层胶质细胞的转录组与空间异质性

对 P21 小鼠 Plp1eGFP Tacr3tdTomato 肌层 GFP + 细胞进行单细胞 RNA 测序（scRNA-seq） ，将 9878 个细胞聚类为 8 个群体，其中 7 个为肠道特异性胶质细胞亚群。转录组分析显示，Tacr3 + 细胞主要集中在 2 号和 5 号集群，富集静止状态相关基因（如 Tgfb2、Junb）；肌内胶质细胞集群（0、3、4 号）表达 Pappa 和 Aldh1a1，缺乏 Gfap 和 Entpd2；连接性胶质细胞集群（1 号）表达 Gfap 和 Entpd2，但 Tacr3 表达极低。

通过荧光原位杂交验证，Cpe 和 Tacr3 是神经节内胶质细胞特异性标记，Sfrp1 标记连接性胶质细胞，Pappa 和 Aldh1a1 标记肌内胶质细胞。与人类结肠肌层胶质细胞 scRNA-seq 数据对比发现，人类肌内胶质细胞同样表达 PLP1、CDH19 和 PAPPA，但不表达 TACR3，证实肠道胶质细胞的空间 - 转录组异质性在物种间保守。

出生后 TACR3 信号调控肠道胶质细胞发育与分化

研究发现，Tacr3 表达在出生后逐渐启动：P1 时肌间神经节内 S100B + 细胞中 TdTomato 表达稀疏，P7 后逐渐增加，P21 时小肠和结肠中超过 85% 的肌间胶质细胞表达 TdTomato，存在轻微性别差异。

通过 P14-P20 期间给小鼠注射 TACR3 拮抗剂 SB2222-00，发现肌内胶质细胞数量减少 54.3%，肌间神经节内胶质细胞 GFAP 表达异常升高，而黏膜胶质细胞和神经元密度无明显变化。成年小鼠（P56-P62）注射 SB2222-00 则无此效应。Tac2 基因敲除（KO）小鼠的小肠肌内胶质细胞数量减少 43.7%，肌间胶质细胞 GFAP 表达失调，与拮抗剂处理结果一致。遗传标记显示，Tac2 + 神经元表达钙视网膜蛋白（CALB2）和囊泡乙酰胆碱转运体（vAChT），其神经纤维广泛分布于肌层，证实 Tac2 + 胆碱能神经元是 NKB 的主要来源。人类遗传分析发现，TAC3（编码人类 NKB）的单核苷酸多态性（SNPs）与硬便频率相关，且与食管肌层中 TAC3 mRNA 表达量存在表达数量性状位点（eQTL）关联，提示该信号轴在人类肠道蠕动调控中同样发挥作用。

总结

该研究通过 RNA 测序、遗传标记、钙成像等多种技术，发现肠道黏膜和肌层胶质细胞是转录组和功能不同的亚群，Tacr3 是肌间神经节内胶质细胞的特异性分子标记；NKB-TACR3 信号在出生后肠道胶质细胞的分化和多样化中起关键作用，且通过调控肌间胶质细胞的钙响应动态调节肠道蠕动；同时证实该信号轴与人类肠道运动功能相关，为肠道动力障碍疾病提供了新的治疗靶点，也为特异性研究肠道胶质细胞提供了遗传工具。

研究意义

理论意义：首次明确肠道胶质细胞的空间 - 转录组异质性，建立了黏膜、肌间神经节内、肌内等胶质细胞亚群的分子特征，填补了肠道胶质细胞分类的空白；发现 NKB-TACR3 信号是肠道胶质细胞分化的关键通路，揭示了肠道胶质细胞发育的分子机制；证实 Tacr3 是肠道胶质细胞特有的分子标记，解决了肠道胶质细胞特异性操控的技术难题。

应用意义：解释了 TACR3 拮抗剂 fezolinetant 临床应用中腹泻副作用的机制，为药物副作用管理提供理论依据；为便秘、腹泻等肠道动力障碍疾病提供了新的治疗靶点，可通过调控 TACR3 信号开发肠道特异性药物；提供了研究肠道胶质细胞功能的特异性工具，助力深入探索肠道胶质细胞在免疫、修复等方面的作用及相关疾病机制。

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.11.030

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