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肠道炎症相关研究存在诸多争议，为探究神经调节剂在其中的作用，研究人员利用人源三维体外培养模型，研究血清素对免疫细胞和肠道组织相互作用的影响。结果发现血清素可调节单核细胞迁移等，这为炎症性肠病（IBD）治疗提供新方向。
在人体中，肠道有着庞大的免疫系统和外周神经系统，肠道 - 脑轴对调节整体身体功能和肠道内稳态至关重要。然而，目前对于肠道组织与肠道微生物群之间的相互作用、黏膜免疫系统的失调如何引发不受控制的炎症反应，以及肠神经系统（ENS）在这些过程中的具体作用，科学家们尚未完全明晰。同时，神经调节剂与肠道免疫系统之间的相互联系也未被彻底阐明。在研究肠道炎症相关机制时，动物模型虽被广泛应用，但由于啮齿动物和人类在病原体易感性、微生物组组成等方面存在差异，导致从动物模型获得的研究结果难以准确应用于人类健康研究。比如在研究血清素（一种在肠道中产生的神经调节剂）在肠道炎症中的作用时，使用小鼠和大鼠模型得到的结果相互矛盾，这使得相关研究陷入困境。
为了解决这些问题，来自国际临床研究中心、马萨里克大学等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们利用人诱导多能干细胞（hiPS）来源的肠道类器官（IO）模型，模拟人体肠道组织环境，深入探究血清素对肠道黏膜组织和驻留免疫细胞的影响，以及其在控制炎症和解决动物模型争议方面的作用。研究结果表明，血清素能够减轻肿瘤坏死因子（TNF）诱导的肠道炎症，调节单核细胞的迁移和可塑性，进而对肠道内稳态和炎症进展产生重要影响。这一研究成果为炎症性肠病（IBD）的治疗提供了新的潜在靶点，有望推动相关治疗策略的发展，具有重要的临床意义。该论文发表在《Experimental & Molecular Medicine》杂志上。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，通过细胞培养技术获取 hiPS 细胞并诱导其分化为 IOs。接着，运用免疫荧光染色（IF staining）、免疫组织化学（Immunohistochemistry）和流式细胞术（Flow cytometry），对细胞和组织的特性及相关指标进行检测分析。同时，利用 RNA 提取和基因表达分析技术，包括定量 PCR（qPCR）、RT2 Profiler PCR 阵列和 RNA 测序（RNAseq），探究基因表达变化。此外，还进行了趋化性 / 迁移实验以及 IOs 与单核细胞的共培养实验，以研究细胞间的相互作用。
下面来详细看看研究结果：
- 类器官为研究黏膜稳态提供复杂环境：研究人员利用 hiPS 细胞来源的 IOs 模拟黏膜组织，通过多种检测方法发现，IOs 在结构和功能上与人体肠道组织相似，包含多种细胞类型，如上皮细胞、间充质细胞、肠内分泌细胞和潘氏细胞等，具备研究肠道 - 脑轴机制的相关性，为后续研究奠定了良好基础。
- TNF 刺激 IOs 引发肠道组织趋化和促炎细胞因子反应：用 TNF 刺激 IOs 后，通过 RNAseq 分析发现众多差异表达基因（DEGs），涉及 TNF 介导的信号通路、I - κB 激酶 / NF - κB 信号通路以及免疫细胞趋化等相关通路。同时，检测到 IOs 中 TLR2、TLR3、TLR4、TLR5 和 TLR6 等的高表达，表明 IOs 可作为研究肠道炎症的有效模型，且 TLR 信号在其中发挥重要作用。
- 神经调节剂调节 IOs 中 TLR 的表达：研究发现 IOs 表达多种神经调节剂受体，用血清素、多巴胺、去甲肾上腺素和乙酰胆碱等神经调节剂刺激 IOs 后，通过 PCR 阵列、qPCR 和 IF 染色等方法证实，神经调节剂可下调多种 TLR 的表达，说明神经调节剂能通过调节 TLR 表达，在 IOs 及体内黏膜组织中调控重要的免疫反应通路。
- 血清素对健康黏膜组织有适度非促炎作用：单独用血清素刺激健康的 IOs，通过 RNAseq 分析发现其影响组织的基因表达模式，但差异表达基因数量较少。GO 分析显示，这些基因主要与组织重塑相关，表明血清素在健康肠道组织中通过紧密连接组装等方式，对上皮屏障完整性进行微调。
- 血清素降低 TNF 诱导的肠道炎症中趋化因子的表达：对比 TNF 单独处理和 TNF 与血清素共同处理的 IOs，发现血清素存在时，差异表达基因数量减少，且多数基因由 TNF 处理时的上调转为下调，说明血清素可减弱 TNF 诱导的炎症。进一步分析发现，血清素主要影响白细胞趋化和迁移相关的通路，显著降低了 CCL2、CXCL1 等多种趋化因子的表达。
- 血清素改变 TNF 诱导炎症时肠道组织吸引单核细胞的能力：通过趋化和迁移实验发现，TNF 处理的 IOs 上清液对不同单核细胞亚群的趋化作用不同，血清素处理健康组织对免疫细胞趋化无影响，但与 TNF 共同处理时，会改变单核细胞亚群的趋化性，如增加经典单核细胞趋化吸引，减少非经典单核细胞趋化吸引。
- 血清素重塑黏膜组织影响组织迁移单核细胞的表型和命运：将单核细胞与经 TNF 或 TNF 加血清素预处理的 IOs 共培养，发现血清素会改变单核细胞向 IOs 的迁移情况，不同亚群迁移表现各异，同时影响迁移单核细胞的激活标记表达，如降低 CD36、CD86 和 HLA - DR 的表达，表明血清素可通过重塑黏膜组织，影响单核细胞的迁移和表型。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次利用人源 3D hiPS 细胞来源的 IOs，揭示了血清素对人体肠道组织的重要影响。血清素作为一种神经递质，可减轻 TNF 诱导的肠道炎症，调节单核细胞迁移和免疫细胞表型，是连接神经系统、肠道组织和单核细胞 / 巨噬细胞可塑性的关键环节，参与肠道、免疫系统和大脑之间的三方信号交流。这为炎症性肠病（IBD）的治疗提供了新的潜在靶点，也为未来研究血清素在其他慢性炎症、自身免疫性疾病和神经炎症性疾病中的作用提供了思路。然而，血清素发挥作用的分子机制仍需进一步研究，且应深入探索不同血清素受体亚型在不同炎症环境中的具体功能，以寻找更多治疗相关疾病的新靶点。总之，这项研究为肠道炎症相关疾病的治疗和研究开辟了新的方向，具有重要的理论和临床价值。
