圖像:解碼腸道微生物群和大腦之間的直接對(duì)話
腸道微生物的副產(chǎn)品在血液中循環(huán)，調(diào)節(jié)宿主的生理過(guò)程，包括免疫、代謝和大腦功能。巴斯德研究所(Université Paris Cité的合作研究組織)、Inserm和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物模型中的下丘腦神經(jīng)元可以直接檢測(cè)到細(xì)菌活動(dòng)的變化，并相應(yīng)地調(diào)整食欲和體溫。這些發(fā)現(xiàn)表明，腸道微生物群與大腦之間發(fā)生了直接對(duì)話，這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為解決糖尿病和肥胖等代謝紊亂問(wèn)題帶來(lái)新的治療方法。
腸道是人體最大的細(xì)菌蓄水池。越來(lái)越多的證據(jù)揭示了宿主與其腸道菌群之間的相互依賴程度，并強(qiáng)調(diào)了腸道-腦軸的重要性。在巴斯德研究所，來(lái)自感知和記憶單元(巴斯德研究所/CNRS)的神經(jīng)生物學(xué)家，來(lái)自微環(huán)境和免疫單元(巴斯德研究所/Inserm)的免疫生物學(xué)家，和來(lái)自細(xì)菌細(xì)胞壁生物學(xué)和遺傳學(xué)單位(巴斯德研究所/法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心/Inserm)[2]的微生物學(xué)家分享了他們的專業(yè)知識(shí)，來(lái)研究腸道中的細(xì)菌如何直接控制大腦中特定神經(jīng)元的活動(dòng)。
科學(xué)家們將注意力集中在NOD2(核苷酸寡聚域)受體上，這種受體存在于大多數(shù)免疫細(xì)胞中。這種受體檢測(cè)細(xì)菌細(xì)胞壁的構(gòu)建塊——胞肽的存在。此外，先前已經(jīng)證實(shí)NOD2受體基因編碼的變異與消化系統(tǒng)疾病，包括克羅恩病，以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病和情緒障礙有關(guān)。然而，這些數(shù)據(jù)不足以證明大腦神經(jīng)元活動(dòng)和腸道細(xì)菌活動(dòng)之間的直接關(guān)系。科學(xué)家聯(lián)盟在這項(xiàng)新研究中揭示了這一點(diǎn)。
利用大腦成像技術(shù)，科學(xué)家們最初觀察到老鼠體內(nèi)的NOD2受體是由大腦不同區(qū)域的神經(jīng)元表達(dá)的，特別是在一個(gè)被稱為下丘腦的區(qū)域。他們隨后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些神經(jīng)元接觸到來(lái)自腸道的細(xì)菌菌肽時(shí)，它們的電活動(dòng)被抑制了。巴斯德研究所(CNRS/Inserm)細(xì)菌細(xì)胞壁單元生物學(xué)和遺傳學(xué)主任Ivo G. Boneca解釋說(shuō):“腸道、血液和大腦中的噬細(xì)胞肽被認(rèn)為是細(xì)菌增殖的標(biāo)記物。”相反，如果沒(méi)有NOD2受體，這些神經(jīng)元就不再受到muropeptide的抑制。因此，大腦失去了對(duì)食物攝入和體溫的控制。這些老鼠體重增加，更容易患上2型糖尿病，尤其是老年雌性老鼠。
在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們證明了一個(gè)驚人的事實(shí):神經(jīng)元直接感知細(xì)菌的muropeptide，而這項(xiàng)任務(wù)被認(rèn)為主要是由免疫細(xì)胞完成的。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的科學(xué)家、巴斯德研究所知覺(jué)和記憶單元的負(fù)責(zé)人皮埃爾-瑪麗·萊多評(píng)論說(shuō):“發(fā)現(xiàn)細(xì)菌片段直接作用于像下丘腦這樣的大腦中心，這是非常了不起的。眾所周知，下丘腦管理著諸如體溫、生殖、饑餓和口渴等重要功能。”
因此，神經(jīng)元似乎可以檢測(cè)細(xì)菌活動(dòng)(增殖和死亡)，作為食物攝入對(duì)腸道生態(tài)系統(tǒng)影響的直接衡量指標(biāo)。巴斯德研究所(Inserm)微環(huán)境與免疫部主任Gérard Eberl說(shuō):“過(guò)量攝入某種特定食物可能會(huì)刺激某些細(xì)菌或病原體不成比例地生長(zhǎng)，從而破壞腸道平衡。”
muro多肽對(duì)下丘腦神經(jīng)元和代謝的影響提出了其在其他大腦功能中潛在作用的問(wèn)題，并可能幫助我們理解某些大腦疾病與NOD2基因變異之間的聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)為神經(jīng)科學(xué)、免疫學(xué)和微生物學(xué)之間新的跨學(xué)科項(xiàng)目鋪平了道路，并最終為大腦疾病和代謝紊亂(如糖尿病和肥胖)的新治療方法鋪平了道路。
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