腸道微生物群副產(chǎn)物在血液中循環(huán)，調節(jié)宿主生理過程，包括免疫、新陳代謝和大腦功能。巴斯德研究所(巴黎城市大學的合作研究機構)、Inserm和CNRS的科學家們發(fā)現(xiàn)，動物模型中的下丘腦神經(jīng)元直接檢測細菌活動的變化，并相應地調整食欲和體溫。這些發(fā)現(xiàn)表明，腸道微生物群和大腦之間發(fā)生了直接對話，這一發(fā)現(xiàn)可能會導致新的治療方法來解決糖尿病和肥胖等代謝疾病。研究結果將于2022年4月15日發(fā)表在《科學》雜志上。
腸道是人體最大的細菌庫。越來越多的證據(jù)揭示了宿主與其腸道微生物群之間的相互依賴程度，并強調了腸-腦軸的重要性。在巴斯德研究所，來自感知和記憶單位(InstitutPasteur/CNRS)的神經(jīng)生物學家、來自微環(huán)境和免疫單位(InstitutPasteur/Inserm)的免疫生物學家，以及來自細菌細胞壁單位生物學和遺傳學(InstitutPasteur/CNRS/Inserm)分享了他們的專業(yè)知識，以研究腸道中的細菌如何直接控制大腦中特定神經(jīng)元的活動。
科學家們專注于在大多數(shù)免疫細胞內部發(fā)現(xiàn)的NOD2(核苷酸寡聚結構域)受體。該受體檢測胞肽的存在，胞肽是細菌細胞壁的組成部分。此外，之前已經(jīng)確定編碼NOD2受體的基因變異與消化系統(tǒng)疾病有關，包括克羅恩病，以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病和情緒障礙。然而，這些數(shù)據(jù)不足以證明大腦中的神經(jīng)元活動與腸道中的細菌活動之間存在直接關系?？茖W家聯(lián)盟在這項新研究中揭示了這一點。
使用腦成像技術，科學家們最初觀察到小鼠的NOD2受體由大腦不同區(qū)域的神經(jīng)元表達，特別是在被稱為下丘腦的區(qū)域。他們隨后發(fā)現(xiàn)，當這些神經(jīng)元與腸道中的細菌鼠肽接觸時，它們的電活動會受到抑制。
相反，如果NOD2受體不存在，這些神經(jīng)元就不再被胞肽抑制。因此，大腦失去了對食物攝入和體溫的控制。小鼠體重增加，更容易患上2型糖尿病，尤其是老年女性。
在這項研究中，科學家們已經(jīng)證明了一個驚人的事實，即神經(jīng)元直接感知細菌的胞肽，而這項任務被認為主要分配給免疫細胞。“發(fā)現(xiàn)細菌碎片直接作用于像下丘腦一樣具有戰(zhàn)略意義的大腦中心，這是非常了不起的，眾所周知，下丘腦可以管理體溫、繁殖、饑餓和口渴等重要功能，”CNRS科學家兼負責人Pierre-MarieLledo評論道巴斯德研究所的感知和記憶單位。
因此，神經(jīng)元似乎可以檢測細菌活動(增殖和死亡)，作為食物攝入對腸道生態(tài)系統(tǒng)影響的直接衡量標準。“過量攝入特定食物可能會刺激某些細菌或病原體的不成比例生長，從而危害腸道平衡，”巴斯德研究所(Inserm)微環(huán)境和免疫部門負責人GérardEberl說。
胞肽對下丘腦神經(jīng)元和新陳代謝的影響引發(fā)了對其在其他大腦功能中潛在作用的質疑，并可能幫助我們了解某些腦部疾病與NOD2基因變異之間的聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)為神經(jīng)科學、免疫學和微生物學前沿的新跨學科項目鋪平了道路，并最終為腦部疾病和代謝紊亂(如糖尿病和肥胖癥)的新治療方法鋪平了道路。
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