肠道中的细菌与大脑有直接联系

肠道拥有1亿个神经元，被誉为人体的“第二大脑”——与真正的大脑相对应，管理肠道肌肉活动和酶分泌等功能。越来越多的科学家正在试图了解肠道神经元如何与大脑神经元相互作用，以及这一过程的失败如何导致疾病。

现在，新的研究表明肠道细菌在这些神经元通信中起直接作用，决定肠道运动的速度。这项研究在小鼠身上进行，并发表在自然这表明我们的神经系统和微生物群之间存在着显著的交流。它也可能对治疗胃肠道疾病有影响。

“我们描述了微生物如何调节神经元电路从肠道开始，进入大脑，然后回到肠道，”洛克菲勒大学的副教授、粘膜免疫学实验室主任丹尼尔·穆奇达说。“一些神经元与肠易激综合征有关，所以这条回路的失调可能会导致肠易激综合征。”

这项工作由Mucida实验室的前研究生保罗·a·穆勒(Paul a . Muller)领导。

微生物如何控制运动

为了了解中枢神经系统如何感知肠道内的微生物，Mucida和他的同事分析了完全缺乏微生物的小鼠的肠道连接神经元，所谓的无菌小鼠是指从出生起就在孤立的环境中饲养，只给予经过彻底消毒的食物和水。他们发现在无菌小鼠中，一些与肠道相连的神经元比对照组更活跃，并表达了高水平的一种名为cFos的基因，这是神经元活动的标志。

这种神经元活动的增加，反过来会导致食物在小鼠消化道中的移动速度比平时慢。当研究人员用一种能抑制这些肠道神经元的药物治疗无菌小鼠时，他们发现肠道运动加快了。

目前还不清楚神经元是如何感知肠道微生物的存在的，但Mucida和他的同事们发现了一些线索，即关键可能是由肠道细菌产生的一组被称为短链脂肪酸的化合物。他们发现，小鼠肠道中这些脂肪酸的含量越低，与肠道相连的神经元就越活跃。当他们提高动物肠道中这些化合物的水平时，它们肠道神经元的活动下降了。其他随着微生物群变化的微生物化合物和肠道激素也被发现调节神经元活动，这表明在这个回路中有其他的参与者。

控制中的神经元

然而，进一步的实验揭示了一个难题。科学家们发现，由于缺乏微生物而激活的特定类型的肠道连接神经元并没有延伸到暴露的肠道表面，这表明它们不能直接感知脂肪酸水平。

因此，Mucida和他的同事们决定追溯这个回路，并在无菌小鼠中发现了一组脑干神经元，它们的活动增加了。当研究人员操纵对照时老鼠为了特别激活这些相同的神经元，他们发现肠道神经元的活动增加了，而肠道运动减少了。

研究人员继续逆向研究，接下来将注意力集中在从肠道向脑干发送信号的感觉神经元上。他们的实验表明，这些感觉神经元延伸到接触高水平微生物化合物(包括脂肪酸)的肠道区域的界面。他们关闭了这些神经元，来模拟无菌鼠缺乏脂肪酸，或相关的肠道信号，并观察到脑干中激活的神经元，以及大脑的激活肠道神经元控制肠道运动。

Mucida说:“我们追踪了整个循环，发现肠道外的神经元可以被肠道内发生的事情控制。”“这里发现的电路可能涉及额外的肠道-大脑双向相互作用，这可能会影响几种肠道和神经系统疾病，包括肠易激综合征，甚至行为异常。”

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