体外共培养肠内神经元与平滑肌细胞的探索性研究表明神经元参与肌层形成

为什么培养新的肠肌很重要

对于先天或后天失去大量小肠的人来说，因为残余肠道无法吸收足够的营养，日常生活可能依赖静脉营养。移植风险高且常随时间失败。该研究探讨了一个完全不同的思路：科学家能否在实验室中培养出具有自我协调运动的“肠脑”并能工作的肠道肌肉片段？如果可行，未来可能用于为短肠综合征患者构建替代肠段。

隐匿在肠内的大脑

肠壁并非一根简单的管道。它包含节律性收缩以推动食物前进的平滑肌层，这些肌层由称为肠神经系统的一张密集神经网络引导，有时被昵称为“肠内大脑”。当这些神经缺失或受损（如在先天性巨结肠或大手术后）时，仅靠肌层无法正常推动内容物。作者据此推断，任何实验室培养的替代组织必须同时包含肌细胞和肠内神经细胞，而非单独某一类细胞，并着手构建仅含这两类关键成分的简化模型。

在凝胶中构建迷你肠壁

研究团队从幼年大鼠中分离出肠内神经细胞，并将其与商业来源的肠道平滑肌细胞一起置入由透明质酸制成的柔软凝胶支架中。他们测试了不同的营养液配方，直到找到既能支持两种细胞存活又能促进其功能的配方，随后尝试了不同的三维排列方式。最成功的布局像一层三明治：在凝胶中间层有一条致密的神经细胞带，上下两侧则为平滑肌细胞。采用这种构型，两个细胞类型在几周到几个月内都能存活并形成类似天然肠壁的分层结构。

从无序细胞到有组织、可运动的纤维

显微镜观察显示，肠内神经细胞的存在显著改变了平滑肌细胞的行为。在凝胶中单独培养时，平滑肌细胞保持圆形，收缩蛋白表达较弱，且未能排列成纤维。当神经细胞在邻近或直接接触时，肌细胞变长、相互对齐并形成类似天然肌层的长束。研究者观察到神经纤维网络在肌束间穿行，并伴有通常支持神经元的胶质细胞。通过荧光标记和电子显微镜，他们识别出类似突触的结构——神经与肌细胞之间进行交流的微小接触点。

这些实验室培养的纤维真的会收缩吗？

在培养约三周后，含有肌细胞和肠内神经细胞的构建体开始出现在光学显微镜下可见的自发收缩。细薄和粗大的肌束反复缩短和放松，表明所构建的组织能够主动运动，而非仅在凝胶中被动存在。直接共培养（神经细胞与肌细胞在同一支架内接触）产生了最强健、最排列一致的纤维以及最丰富的神经网络。相比之下，当两种细胞被一层仅允许可溶性信号通过的膜分隔时，虽然仍能形成肌纤维，但数量更少、强度更弱且组织性较差。

这对未来肠道修复意味着什么

这项工作尚不能证明收缩完全受神经细胞控制，也未重建带有内层上皮和免疫细胞的完整肠壁。然而，它提供了明确的概念验证：肠内神经细胞可以指导平滑肌细胞组织成对齐、被神经支配的肌束，使其行为更接近活体肠肌。对于短肠综合征患者而言，这类简化但功能性的肌层是构建替代肠段的重要一步。将来将这些神经肌肉构建体与肠道内层上皮结合并对神经控制的运动进行更详尽评估，可能使组织工程肠道更接近临床应用。

引用: Khasanov, R., Tapia-Laliena, M.Á., Schulte, S. et al. An exploratory in vitro co-culture of enteric neurons and smooth muscle cells demonstrates neuronal contribution to muscle layer formation. Sci Rep 16, 7732 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39409-3

关键词: 短肠综合征, 肠道组织工程, 肠神经系统, 平滑肌, 三维共培养