综述：健康与疾病中的肠肌层

《Communications Biology》：Intestinal muscularis in health and disease

　　

肠肌层是一种多功能组织，通过肠神经元、平滑肌细胞(SMCs)和免疫细胞之间的相互作用协调运动、免疫反应和组织稳态。除了其在蠕动中的经典作用外，新出现的证据表明肠肌层是一个整合神经、免疫和微生物信号的活跃调节中枢。在此，研究人员综述了在炎症性肠病(IBD)、肠易激综合征(IBS)、感染和先天性巨结肠症(HSCR)中的解剖学组织、生理功能和病理改变。研究人员进一步强调了整合的神经肌肉和免疫网络的破坏如何驱动病理性重塑，并讨论了肌层生物学中的新兴概念和未来方向。

Introduction
肠壁由黏膜、黏膜下层、肌层和外膜组成，各层功能不同。肠肌层（intestinal muscularis）是重要的功能单元，不仅驱动蠕动和节段运动，还通过细胞间相互作用参与免疫调节。其细胞成分包括肠神经元、平滑肌细胞(SMCs)、肠神经胶质细胞(EGCs)、Cajal间质细胞(ICC)和驻留免疫细胞（如巨噬细胞）。肠神经系统(ENS)与外在神经（交感和副交感）整合，调控运动、分泌和感觉。内脏传入纤维传递伤害性信号至中枢神经系统。近年来研究表明，肠肌层是整合神经、免疫和微生物信号的活跃调节中枢，其细胞间相互作用的破坏与多种肠道疾病密切相关。

Anatomy of the intestinal muscularis
肠肌层由内环形和外纵行两层平滑肌组成，其间为肌间神经丛（Auerbach's plexus）。环形肌产生节段收缩，纵行肌负责推进。肌间神经丛包含兴奋性（胆碱能）和抑制性（氮能）运动神经元、中间神经元及肠道固有初级传入神经元(IPANs)。ICC广泛分布于肌层，作为起搏细胞协调节律性收缩，并与肠神经元紧密交互。EGCs围绕神经元，提供代谢支持和免疫调节。驻留巨噬细胞具有与脑小胶质细胞相似的转录特征（高表达Trem2, Tmem119, P2ry12），受肠神经元TGF-β信号诱导形成神经支持表型。此外，还有基质细胞和血管成分。这些细胞构成整合机械、神经和免疫反应的多细胞微环境。

Physiological functions of the intestinal muscularis
主要功能为产生蠕动和节段运动，受ENS精确调控：胆碱能运动神经元释放乙酰胆碱刺激收缩，抑制性氮能神经元释放一氧化氮诱导舒张。5-羟色胺(5-HT)主要来自肠嗜铬细胞，调节ENS活性。微生物依赖途径如芳香烃受体(AHR)信号也调节运动。肌层巨噬细胞通过分泌骨形成蛋白2(BMP2)支持肠神经元存活和功能。NLRP3炎症小体调控的巨噬细胞特异性支持ChAT⁺和VGLUT2⁺兴奋性运动神经元，但不支持抑制性nNOS⁺神经元。巨噬细胞缺失导致神经元丢失、血管渗漏和运动障碍。此外，蠕动样机械力可影响病原体入侵。

Pathological roles of the muscularis in intestinal diseases
Inflammatory bowel disease
在克罗恩病(CD)中，肌层出现平滑肌肥大、白细胞浸润、神经元损伤和胶质激活。活化SMCs分泌转化生长因子β(TGF-β)，促进纤维蛋白介导的肠系膜前脂肪细胞聚集和蠕动脂肪形成。蠕动脂肪来源的CTHRC1⁺成纤维细胞通过YAP/TAZ信号促进细胞外基质沉积，导致纤维化和狭窄。在溃疡性结肠炎(UC)中，炎症因子如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和IL-17A通过上调血小板衍生生长因子受体β(PDGFRβ)促进SMC增殖，导致肠壁增厚和纤维化。严重时纤维化延伸至肌层和肌间神经丛，破坏telocyte网络。微生物代谢物如琥珀酸驱动巨噬细胞IL-1β产生，激活神经元炎症小体，导致神经元丢失。
Irritable bowel syndrome
肠易激综合征(IBS)被视为脑-肠相互作用障碍。SMC收缩增强与Ca²⁺通道上调和Rho激酶/蛋白激酶C敏感性增加有关。肠神经兴奋/抑制失衡，涉及乙酰胆碱和一氧化氮释放改变。内脏高敏感主要由外源性感觉纤维介导，瞬态受体电位香草酸亚型1(TRPV1)⁺伤害感受器通过机械敏感通道Piezo2感知牵拉产生疼痛。5-HT和肥大细胞活性增强。肠胶质-神经元相互作用通过细胞粘附分子2(CADM2)调节。微生物代谢物如吲哚通过AHR信号调节脑活动和情绪症状。这些异常共同导致运动异常和腹痛。
Helminth infection
蠕虫感染激活2型免疫反应，2型固有淋巴样细胞(ILC2s)释放IL-4和IL-13。IL-4通过IL-4受体α(IL-4Rα)诱导SMC高收缩，主要为肌源性，促进虫卵排出。IL-13通过信号转导和转录激活因子6(Stat6)依赖途径增强神经元介导的胆碱能反应，在驱虫中起主导作用。同时，IL-13R⁺ IPANs直接感受IL-13，释放β-降钙素基因相关肽(β-CGRP)抑制ILC2，形成负反馈环，限制过度炎症同时维持寄生虫清除。
Intestinal virus infection
神经向病毒（如黄病毒、单纯疱疹病毒I型）可直接侵入ENS，导致神经元损伤和死亡，伴CD8⁺T细胞和巨噬细胞介导的炎症及活性氧/氮介导的损伤，引起肠运动障碍。但肌层巨噬细胞也起保护作用：在西尼罗河病毒感染中，驻留巨噬细胞调节胶质反应，限制细胞毒性免疫细胞过度聚集。SARS-CoV-2通过上皮应激释放损伤相关分子模式，刺激肠神经元分泌血管活性肠肽，损害电解质吸收导致腹泻。
Microbial infection
病原微生物如鼠伤寒沙门氏菌、假结核耶尔森菌感染可引起神经元损伤和运动障碍。然而，感染也可诱导疾病耐受：初次假结核耶尔森菌感染通过β₂-肾上腺素受体(β₂-AR)信号和精氨酸酶1(Arg1)依赖性多胺产生，激活肌层巨噬细胞神经保护表型，保护肠神经元并维持后续感染中的运动功能。此外，肠5-HT能神经元通过5-HT₇受体(HTR7)信号促进浆细胞样树突状细胞激活和IgA反应，增强抗菌防御。
Hirschsprung disease
先天性巨结肠症(HSCR)由肠神经嵴细胞迁移失败导致远端肠管无神经节，缺乏协调兴奋/抑制信号。患者组织显示细胞外基质沉积、成纤维细胞和肌成纤维细胞增殖及促纤维化调控因子上调，平滑肌和祖细胞转录状态改变。雪旺样胶质细胞在无神经节段持续存在，具有修复潜力。上皮再生受损，LGR5⁺干细胞耗竭，促炎基质细胞增加，可能参与小肠结肠炎。移植人多能干细胞来源的ENS祖细胞可部分恢复结肠组织收缩功能。

The effects of microbiota on the intestinal muscularis
肠道菌群是肠肌层的重要上游调节因子。短链脂肪酸(SCFAs)如丁酸盐和乙酸盐间接刺激肠嗜铬细胞释放5-HT，直接通过Yes相关蛋白(YAP)或cAMP/PKA通路调节平滑肌功能。菌群对ENS发育和可塑性至关重要：定植无菌小鼠恢复ENS结构和功能，通过5-HT₄受体促进神经发生和存活。SCFAs调节肌层巨噬细胞向M2抗炎极化（燃料脂肪酸氧化），色氨酸代谢物（吲哚、犬尿酸）通过AHR信号调节巨噬细胞功能和免疫稳态。

The intercellular communication of muscularis
Neuro-immune interaction
ENS与先天免疫系统紧密耦合。单细胞RNA测序揭示术后肠梗阻小鼠肌层复杂免疫网络，包括巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞和淋巴细胞。肠神经元通过多种途径调节免疫：5-HT能神经元促进浆细胞样树突状细胞激活和B细胞IgA产生，增强黏膜防御；胆碱能神经元通过释放乙酰胆碱抑制巨噬细胞炎症反应。在肌层，巨噬细胞与神经元通过BMP2/BMP2R双向信号传导维持神经元存活和运动功能：巨噬细胞来源的BMP2作用于神经元上的BMP2R，支持神经元存活；而神经元来源的TGF-β则驱动巨噬细胞获得神经营养表型。发育期巨噬细胞通过补体C1q调节突触密度和ENS成熟。病理条件下，如术后肠梗阻中，手术操作激活巨噬细胞触发白细胞招募和促炎介质释放，抑制运动；在糖尿病中，CD206⁺HO-1⁺保护性巨噬细胞丢失，导致神经元退行、ICC损伤和运动障碍。此外，GABA能神经元抑制ILC3的IL-17产生；ILC2与神经元通过IL-13和β-CGRP形成双向反馈，调节2型免疫。
Smooth muscle-immune interaction
SMCs不仅参与收缩，还参与免疫调节和修复。肌层巨噬细胞表达的瞬态受体电位香草酸亚型4(TRPV4)通道促进前列腺素E2(PGE2)释放，直接作用于SMCs的EP1/EP3受体，增强Ca²⁺内流和收缩，这一途径不依赖ENS。组织损伤时SMCs迁移增殖以修复。在2型免疫中，IL-4/IL-13驱动的M2巨噬细胞通过精氨酸酶途径促进SMC肥大和高收缩，协助驱虫。LPS驱动巨噬细胞促炎表型降低SMC收缩性。超微结构显示肌层巨噬细胞与SMCs及telocytes/PDGFRα⁺细胞存在直接细胞间接触，但与ICC或神经元无直接接触。此外，MCP-1信号阻断单核细胞浸润反而损害平滑肌功能，提示免疫细胞浸润对维持SMC功能也有积极作用。

Conclusion
肠肌层是动态多细胞调节网络，整合神经、免疫和机械信号，维持肠道运动、稳态和防御。多种疾病（IBD、IBS、感染、HSCR）中，神经-免疫-肌肉通信的网络级失调而非单一细胞功能障碍是共同特征。未来需明确不同免疫细胞亚群选择性调节平滑肌和神经元功能的机制，揭示SMC的固有免疫功能，以及通过靶向细胞间通信（如神经-免疫回路、微生物-代谢信号）开发新治疗策略。