Science：科学家成功解码肠道菌群和大脑之间的直接对话奥秘

肠道微生物的副产物能在血液中循环并调节宿主机体的多种生理学过程，包括免疫力、代谢和大脑功能等。近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature”的研究报告中，来自法国巴斯德研究所等机构的科学家们通过研究发现，动物模型机体中的下丘脑神经元或能直接检测细菌活性的改变，并相应地调整机体的食欲和温度，这些研究结果表明，肠道微生物和大脑之间或许会发生一种直接的对话，而这一研究发现或许有望帮助开发新型治疗性策略来解决诸如肥胖和糖尿病等多种人类代谢性疾病。

科学家成功解码肠道菌群和大脑之间的直接对话奥秘。

图片来源：Institut Pasteur / Pascal Marseaud

肠道时人类机体中最大的细菌存储库，如今越来越多的研究证据揭示了宿主和肠道微生物之间的相互依赖程度，并强调了脑-肠轴的重要性；如今研究人员共享着他们的专业知识，并研究了肠道中的细菌是如何直接控制大脑中特定神经元的活性的。文章中，研究人员重点对NOD2（核苷酸寡聚结构域，nucleotide oligomerization domain）受体进行了研究，其主要存在于免疫细胞中，该受体能检测到胞壁肽(muropeptides)的存在，胞壁肽是细菌细胞壁的重要组成部分，此外，此前研究人员已经确定，负责编码NOD2的基因的突变或许与机体的消化系统障碍有关，包括克罗恩病等，同时还与机体的神经系统疾病和情绪障碍有关；然而，这些研究数据并不足以阐明大脑中神经活性和肠道中细菌活性之间的直接关联，而这一点已经被目前科学家们所阐明了。

利用大脑成像技术，科学家们最初观察到，小鼠机体中的NOD2受体或许能被大脑中不同区域中的神经元所表达，尤其是在海马体区域中；随后研究人员发现，当与来自肠道中的细菌胞壁肽密切接触时，这些神经元电活性或许就会被抑制，研究者Ivo G. Boneca解释道，肠道、血液和大脑中的胞壁肽被认为是细菌增殖的标志物，相反，如果NOD2受体不存在的话，这些神经元的活性就不会被胞壁肽所抑制，因此，大脑就会失去对食物摄入和体温的控制，小鼠机体的体重就会增加，且更易于患上2型糖尿病，尤其是老年雌性小鼠。

图片来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj3986

这项研究中，研究人员阐明，神经元细胞能直接感知细菌的胞壁肽，而这项任务被认为主要是分配给免疫细胞的，因此，细菌碎片或许能直接作用于大脑中心，就好像下丘脑一样，而这一点是非常不通寻常的，因为下丘脑能管理机体诸如体温、繁殖、饥饿和口渴等多项重要生理学功能。因此，神经元细胞似乎能检测到细菌的活性（增殖和死亡），并作为食物摄入对机体肠道生态系统影响的直接衡量标准，过量摄入特定或许会刺激特定细菌或病原体不成比例地生长，从而危及机体的肠道平衡。

胞壁肽对下丘脑神经元和新陈代谢的影响或许就提出了其在其它大脑功能中的潜在作用的问题，这或许可能会帮助理解特定大脑疾病和NOD2遗传突变之间的关联，而这一研究发现也为神经科学、免疫学和微生物学前沿的跨学科项目的研究铺平了道路，并最终有望帮助开发新型治疗性策略来治疗多种大脑疾病和诸如肥胖和糖尿病等代谢性疾病。

综上，本文研究中，研究人员识别出了一种特殊的微生物感知机制，其或能帮助调节进食行为和宿主机体的新陈代谢机制。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

ILANA GABANYI，GABRIEL LEPOUSEZ，RICHARD WHEELER, et al. Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abj3986