Jelitowy układ nerwowy (ENS) to rozległa sieć nerwów i glejów, która biegnie przez całą długość przewodu pokarmowego (GI). ENS funkcjonalnie kontroluje wszystkie aspekty trawienia, w tym perystaltykę jelit, wchłanianie/wydzielanie płynów, odczuwanie bodźców itp. Zawiera ponad 500 milionów neuronów, więcej niż znajduje się w rdzeniu kręgowym, i zawiera każdą klasę neuroprzekaźników znajdujących się w mózgu. Co więcej, ENS jest wyjątkowy, ponieważ może funkcjonować odruchowo bez udziału ośrodkowego układu nerwowego 2. Zrozumienie ENS jest kluczowe, nie tylko dla zrozumienia jego normalnej roli fizjologicznej, ale także dla zrozumienia jego udziału w różnych neuropatiach, które mogą być wrodzone (choroba Hirschsprunga), nabyte (Chagas), wtórne do stanów chorobowych (gastropareza cukrzycowa), wywołane lekami (zespół opioidowego jelita) lub spowodowane urazem (pooperacyjna niedrożność jelit) 1. Ponadto neurony jelitowe mogą być rezerwuarem infekcji wirusowych (ospy wietrznej i półpaśca)3. Ze względu na podobieństwa do mózgu i wysoki poziom serotoniny w jelitach, leki mające na celu leczenie wad ośrodkowego układu nerwowego często mają niepożądane skutki uboczne dla ENS 2. Warto również zauważyć, że wiele neuropatii, takich jak choroba Alzheimera i choroba Parkinsona, wykazuje podobne zmiany komórkowe w neuronach jelitowych na długo przed ich pojawieniem się w neuronach centralnych, co sprawia, że ENS jest dostępnym modelem do badania patogenezy tych chorób 4. Dlatego dokładne zrozumienie ENS jest niezbędne do zrozumienia stanów chorobowych i zapobiegania/przewidywania farmakologicznych skutków ubocznych.
Neurony ENS były tradycyjnie badane u świnki morskiej przy użyciu preparatów wholemount 5-7 lub hodowanych neuronów 8. Pomimo łatwości, z jaką można badać neurony u tego dużego zwierzęcia, model ten ma wiele ograniczeń, w tym brak genetycznie modyfikowanych szczepów, brak odczynników specyficznych dla tego gatunku oraz wysokie koszty związane z porządkowaniem i trzymaniem tych osób. Opracowanie modelu mysiego jelitowego układu nerwowego ma unikalną zaletę w postaci różnych systemów nokautujących, szerokiego wachlarza innych uznanych metodologii, które można stosować w połączeniu z techniką hodowli komórkowych, oraz możliwości zapewnienia walidacji dla modelu świnki morskiej.
ENS składa się z trzech splotów, które biegną wzdłuż przewodu pokarmowego: zewnętrznego splotu mięśniowo-jelitowego (między mięśniem podłużnym a okrężnym), który jest głównie odpowiedzialny za perystaltyczne działania jelit, a także splotu podśluzówkowego i śluzówkowego (znajdujących się odpowiednio pod i wewnątrz błony śluzowej), które w dużej mierze kontrolują wchłanianie/wydzielanie płynów i wykrywanie bodźców1 . Metoda ta rozpoczyna się od wyizolowania preparatu mięśnia podłużnego/splotu mięśniowo-jelitowego (LMMP) poprzez złuszczenie zewnętrznej warstwy mięśniowej przewodu pokarmowego. To radykalnie zmniejsza problemy z zanieczyszczeniem, które pojawiają się, gdy warstwa śluzówkowa jest zaangażowana w izolację. W rezultacie, proces ten jest idealny do badania neuronalnej kontroli ruchliwości, a nie działań wydzielniczych ENS.
Przedstawiona tutaj metoda prowadzi do powstania mieszanej kultury neuronów jelitowych i gleju. Na podstawie wcześniejszych obserwacji elektrofizjologicznych i immunocytochemicznych występują co najmniej dwa różne typy neuronów 9. Obecność gleju jest bardzo korzystna, ponieważ są one nie tylko ważnym typem komórek do samodzielnego badania, ale także przyczyniają się do przetrwania neuronów jelitowych 10 i utrzymują natywną ekspresję receptorów na powierzchni komórki neuronalnej 11. Ponadto niedobory gleju jelitowego mogą prowadzić do nieprawidłowych stanów chorobowych motoryki przewodu pokarmowego, określanych mianem "neuroglejopatii" 12. W związku z tym przedstawiona tutaj hodowla ENS daje kilka typów komórek, które są dojrzałe do badań.
Zaletami tej metodologii są łatwość izolacji, niedrogie wymagania dotyczące narzędzi oraz krótki czas na opanowanie techniki przez doświadczony personel laboratoryjny. Ograniczenia tej metodologii obejmują niską ogólną wydajność komórek wynikającą z dużej objętości tkanek oraz wykluczenie neuronów ENS ze splotów błony śluzowej i podśluzówkowej. Procedura ta będzie bardzo korzystna dla naukowców specjalizujących się w elektrofizjologii, immunohistochemii, PCR jednokomórkowym i innych metodologiach.