Bugüne kadar bağırsaklarımızın beynimizle iletişimini bağırsaklarımızdaki enteroendokrin hücreleri adını verdiğimiz özelleşmiş hücrelerin salgıladıkları hormon ve peptitlerle sağladığı bilinmekteydi.  Bu hücreler uyarıldıklarında diğer görme, tatma ya da işitme duyularındaki reseptörlerin ateşlenerek uyarılmaları gibi aktive olurlar. Ancak diğer duyularda olduğu gibi beyne giden herhangi bir sinir demetiyle bağlantıları günümüze kadar bulunamamıştı. Uyarıldıklarında kana salgıladıkları kolesistokinin gibi hormonlar aracığıyla bu hücrelerin beynimize yemek yediğimiz bilgisinin iletiminde ve açlığın bastırılmasında rol aldıkları düşünülüyordu. Ancak yakın zamanda yayınlanan iki rapor yiyeceklerin mideden sonraki ilk durak olan on iki parmak bağırsağına girdikten sadece saniyeler sonra hipotalamusta yiyecek alımını kontrol eden nöronların baskılandığını gösterdi. Yani süreç hormonlarla kontrol edilemeyecek kadar hızlıydı. Bu da beynimizle bağırsaklarımız arasında hormonal bir iletişimin yanı sıra nöronal bir iletişimin de olması gerektiğini gösteriyordu.

Bu bağlantıyı bulmak isteyen bilim insanları gelişmiş moleküler teknikleri ve fare modellerini kullanarak önemli sonuçlara ulaştılar. Bu sonuçlardan ilki yeşil floresan proteinle etiketledikleri enteroendokrin hücrelerinin vagus sinir demeti ile yakın bölgede olmalarıydı. Vagus sinir hücreleri bu hücrelerle aynı kültür ortamına konulduklarında sinirlerin aksonlarını bu hücrelere doğru uzattıkları görüldü. Bunlar bu iki hücre tipinin aralarında bir iletişim olabileceğinin önemli bir kanıtıydı. Bunu test etmek için bilim insanları iki hücre tipini içeren kültüre bir yiyecek çözeltisi döktükten sonra vagus sinir hücrelerinin aktivasyonunu ölçtüler ve nöronal ateşleme hızının arttığını gözlemlediler. Yiyecek çözeltisinin yerine sadece glikoz çözeltisi kullandıklarında da durum aynıydı. Ancak yiyeceği algılayan hangisiydi? Vagus sinir hücreleri mi yoksa enteroendokrin hücreleri mi? Bunu anlamak için glikozun hücre içine taşınmasında rol alan sglt1 adlı taşıyıcı bir proteinin sentezine baktılar ve bu proteinin sadece enteroendokrin hücrelerinde sentezlendiğini buldular. Yani yiyeceği algılayan asıl hücreler enteroendokrin hücreleriydi. Sglt1 taşıyıcı proteinleri bloke engellendiklerinde beklendiği gibi vagus sinir hücrelerinde herhangi bir ateşleme gözlenmedi.

Buraya kadar alınan sonuçlar bağırsağa gelen yiyeceklerin enteroendokrin hücreleri tarafından algılandığını ve bu hücrelerin vagus sinir demetini aktive ettiğini gösterdi.

Bir sonraki soruyu tahmin ettiğinizi duyar gibiyim. Peki bu iletişimden hangi nörotransmiter sorumluydu? Bilim insanlarının ilk hipotezi diğer duyu organlarındaki reseptörlerin kullandığı glütamat oldu. Bunu test etmek için glütamat varlığında ışık yayan bir protein kullandılar ve glikoz varlığında bu hücrelerin ışık yaydığını ve bununla da hücrelerin glütamat salgıladığını kanıtlamış oldular.

Bilim insanları glütamat salgılayan bu hücreleri diğerlerinden ayırt etmek için onlara nöropod hücreleri adını verdiler.

Sonuç olarak bu çalışma ile diğer duyu sistemlerinde olduğu gibi bağırsaklarımızın da lümendeki yiyecekleri algıyan ve nöropod adı verilen reseptör hücrelerine sahip oldukları ve yine diğer sistemler gibi glütamat nörotransmiterini salgılayarak vagus sinir demetini uyardıkları keşfedildi. Kurulan bu nöronal ağ sayesinde bağırsakların kısa süre içinde ne yediğimize dair haber iletebildiği anlaşılmış olundu.

Yazan: Kübra Çelikbaş

Görsel: Kübra Çelikbaş

Düzenleyen: Gonca Bayraktar

Kaynaklar:

1.Kaelberer,M.M. et al.(2018). A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction. Science.