陳根：大腦與腸道細菌對話，為疾病治療帶來了什么啟發(fā)？

陳根談科技 2022-04-19

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文/陳根

眾所周知，人體內的腸道菌群種類繁多。具體來看，人體內的腸道菌群包括了至少100萬億個細菌，是人體細胞總數(shù)的10倍，分屬1000多個種。

與此同時，人類腸道中有超過 1 億個神經元組成的復雜網絡，于是，腸道神經系統(tǒng)通過交感神經和副交感神經系統(tǒng)與中樞神經系統(tǒng)進行交流，通過免疫途徑、神經內分泌途徑和迷走神經途徑形成“腸-腦軸（GBA）”。因此，腸道也被認為是人類的第二個大腦。

事實上，腦-腸軸在維持體內平衡方面的重要性早已得到認可。然而，作為腸-腦功能關鍵調節(jié)者之一的微生物群的出現(xiàn)則使人們構建了微生物-腸-腦軸的平衡模型，并逐漸認識到微生物-腸-腦軸（MGBA）的重要性。

比如，微生物群落釋放的化合物隨著血液循環(huán)，通過腸-腦軸調控宿主的免疫反應、新陳代謝和大腦功能等生理功能。不過，大腦的神經元能否直接感知細菌的組分、細菌能否通過調節(jié)神經元來調控生理過程，仍是未知。

而在最新一期《科學》雜志中，來自法國巴斯德研究所等機構的科學家揭示了大腦與腸道細菌之間的神秘聯(lián)系。他們在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，下丘腦神經元能直接檢測腸道細菌活動的變化，并根據(jù)其變化調節(jié)食欲與體溫等生理過程。

具體來看，此前的研究已經發(fā)現(xiàn)，編碼Nod2受體的基因突變，與克羅恩病等代謝疾病，以及神經系統(tǒng)疾病和情緒障礙相關。但是，過去的研究不足以證明大腦中的神經元活動與腸道中的細菌活動存在直接關系。

而此次，研究團隊正聚焦于核苷酸寡聚化結構域2（Nod2）受體。這種模式識別受體存在于絕大多數(shù)免疫細胞中，可以幫助免疫系統(tǒng)識別細菌細胞壁的片段——胞壁肽。研究團隊使用腦成像技術，觀察到小鼠大腦不同區(qū)域（尤其是下丘腦）的神經元都表達Nod2受體。進一步的實驗發(fā)現(xiàn)，當與腸道細菌的胞壁肽接觸時，神經元的電活動受到抑制。

而當Nod2在下丘腦的抑制性γ-氨基丁酸神經元中被特異性敲除，這些神經元就不再受到胞壁肽的抑制，這時大腦失去對食物攝入和體溫等過程的控制能力。結果是小鼠（尤其是老年雌性個體）體重上漲，并且更容易患2型糖尿病。

這項發(fā)現(xiàn)也證明了腸道微生物與大腦神經元之間存在直接交流，或將為糖尿病、肥胖等代謝失調提供新的治療思路。實際上，人類大腦和腸道微生物群的關系早已經受到了科學界的重視，其可能以獨特的行為途徑影響人類健康，而探索這種隱秘的關系也對治療疾病具有重要意義。