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和法國國家科學研究中心的科學家們發(fā)現(xiàn)，動物模型中的下丘腦神經(jīng)元可以直接檢測到細菌活動的變化，并相應地調(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)生了直接對話，這一發(fā)現(xiàn)可能會為解決糖尿病和肥胖等代謝紊亂問題帶來新的治療方法。

腸道是人體最大的細菌蓄水池。越來越多的證據(jù)揭示了宿主與其腸道菌群之間的相互依賴程度，并強調(diào)了腸道-腦軸的重要性。在巴斯德研究所，來自感知和記憶單元(巴斯德研究所/CNRS)的神經(jīng)生物學家，來自微環(huán)境和免疫單元(巴斯德研究所/Inserm)的免疫生物學家，和來自細菌細胞壁生物學和遺傳學單位(巴斯德研究所/法國國家科學研究中心/Inserm)[2]的微生物學家分享了他們的專業(yè)知識，來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)免疫細胞中。這種受體檢測細菌細胞壁的構(gòu)建塊——胞肽的存在。此外，先前已經(jīng)證實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)元活動和腸道細菌活動之間的直接關(guān)系?？茖W家聯(lián)盟在這項新研究中揭示了這一點。

利用大腦成像技術(shù)，科學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)元表達的，特別是在一個被稱為下丘腦的區(qū)域。他們隨后發(fā)現(xiàn)，當這些神經(jīng)元接觸到來自腸道的細菌菌肽時，它們的電活動被抑制了。巴斯德研究所(CNRS/Inserm)細菌細胞壁單元生物學和遺傳學主任Ivo G. Boneca解釋說:“腸道、血液和大腦中的噬細胞肽被認為是細菌增殖的標記物?！毕喾矗绻麤]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。

在這項研究中，科學家們證明了一個驚人的事實:神經(jīng)元直接感知細菌的muropeptide，而這項任務被認為主要是由免疫細胞完成的。法國國家科學研究中心的科學家、巴斯德研究所知覺和記憶單元的負責人皮埃爾-瑪麗·萊多評論說:“發(fā)現(xiàn)細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?！?/p>

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)影響的直接衡量指標。巴斯德研究所(Inserm)微環(huán)境與免疫部主任Gérard Eberl說:“過量攝入某種特定食物可能會刺激某些細菌或病原體不成比例地生長，從而破壞腸道平衡?！?/p>

muro多肽對下丘腦神經(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、免疫學和微生物學之間新的跨學科項目鋪平了道路，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。

文章標題

Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature