Cholinergic neurons trigger epithelial Ca2+ currents to heal the gut

胆碱能的 平衡 肠细胞 肠上皮 细胞生物学 生物 上皮 烟碱激动剂 再生(生物学) 下调和上调 炎症 肠神经系统 神经科学 免疫学 内分泌学 受体 小肠 生物化学 基因 遗传学
作者
Afroditi Petsakou,Yifang Liu,Ying Liu,Aram Comjean,Yanhui Hu,Norbert Perrimon
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:623 (7985): 122-131 被引量:10
标识
DOI:10.1038/s41586-023-06627-y
摘要

A fundamental and unresolved question in regenerative biology is how tissues return to homeostasis after injury. Answering this question is essential for understanding the aetiology of chronic disorders such as inflammatory bowel diseases and cancer1. We used the Drosophila midgut2 to investigate this and discovered that during regeneration a subpopulation of cholinergic3 neurons triggers Ca2+ currents among intestinal epithelial cells, the enterocytes, to promote return to homeostasis. We found that downregulation of the conserved cholinergic enzyme acetylcholinesterase4 in the gut epithelium enables acetylcholine from specific Egr5 (TNF in mammals)-sensing cholinergic neurons to activate nicotinic receptors in innervated enterocytes. This activation triggers high Ca2+, which spreads in the epithelium through Innexin2–Innexin7 gap junctions6, promoting enterocyte maturation followed by reduction of proliferation and inflammation. Disrupting this process causes chronic injury consisting of ion imbalance, Yki (YAP in humans) activation7, cell death and increase of inflammatory cytokines reminiscent of inflammatory bowel diseases8. Altogether, the conserved cholinergic pathway facilitates epithelial Ca2+ currents that heal the intestinal epithelium. Our findings demonstrate nerve- and bioelectric9-dependent intestinal regeneration and advance our current understanding of how a tissue returns to homeostasis after injury. A subpopulation of cholinergic neurons triggers Ca2+ currents among enterocytes to promote return to homeostasis after injury, and disruption of this process leads to gut inflammation and hyperplasia in Drosophila.
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