Gut Microbes：肠道菌群耗竭延缓躯体周围神经发育，损害神经肌肉接点成熟
来源：生物谷原创 2024-06-16 15:20
本研究首次提出了肠道微生物群对躯体PNS发育直接影响的证据，并提出了一种新的“gm -PNS轴”的存在。
肠道菌群由多种共生微生物(如细菌、病毒、真菌和单细胞真核生物)组成，它们与宿主共同进化形成互利关系。人体肠道的微生物定植在出生时立即开始，并受到许多因素的影响，包括分娩方式(阴道或剖宫产)、喂养方式(母乳喂养或配方奶喂养)、母亲的饮食/体重、益生菌和益生元的使用以及抗生素的暴露。
最近的研究提供了关于肠道微生物群如何影响实际胃肠道以外的其他器官的数据，从而定义了“肠-肾轴”，“肠-肝轴”，“肠-肌肉轴”，“肠-肺轴”，“肠-心轴”等。此外，“肠脑轴”已被广泛探索。肠道菌群的紊乱被认为是越来越多的神经退行性疾病、神经病理学和精神疾病发展的一个重要因素。研究肠道微生物群与中枢神经系统(CNS)健康之间的相互影响是一个不断发展的科学领域，并将产生新的治疗方法。
微生物衍生的代谢物和其他产物，如多肽和神经活性物质，影响中枢神经系统的发育和功能，预计对周围神经系统(PNS)也有类似的影响。周围神经起源于神经外胚层，随着中胚层体的生长发育而拉长，中胚层体进一步发育成骨骼和肌肉组织。雪旺细胞、PNS胶质细胞和背根神经节神经元由外胚层神经嵴发育而来;外周神经和骨骼肌或感觉靶组织构成一个相互依存的单位。PNS中的神经元及其过程分为躯体运动系统、躯体感觉系统、内脏运动系统和内脏感觉系统。
据我们所知，在健康/生理条件下，没有研究报道肠道微生物群是否调节躯体PNS的发育或功能。虽然肠道微生物群对肠神经系统(位于胃肠道壁内的PNS分支)及其功能靶组织发育的影响似乎是明确的，但肠道微生物群对躯体神经及其靶组织的通讯和功能依赖的影响仍有待揭示。基于目前的结果，研究者贡献新的知识来填补这一空白。
图片来源：https://doi.org/10.1080/19490976.2024.2363015
近日，来自意大利帕多瓦大学分子医学系的研究者们在Gut Microbes杂志上发表了题为“Gut microbiota depletion delays somatic peripheral nerve development and impairs neuromuscular junction maturation”的文章，该研究揭示了肠道菌群耗竭延缓躯体周围神经发育，损害神经肌肉接点成熟，这将更好地理解微生物群在周围神经系统生理/病理和再生条件中的作用。
肠道微生物群在人体健康中起着至关重要的作用。肠道微生物群与其他器官之间通过神经、内分泌和免疫途径的几个沟通轴已经被描述，肠道微生物群组成的扰动与许多新出现的疾病的发生和进展有关。在这里，研究者分析了具有以下肠道微生物群状态的新生儿和年轻成年小鼠的周围神经，背根神经节(DRG)和骨骼肌:a)无菌(GF)， b)非生菌，选择性定植12种特定肠道细菌菌株(OMM12)，或c)天然复杂肠道微生物群(CGM)。
新生儿GF与CGM背根神经节(DRG)和坐骨神经(SN)的转录组学分析
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体视学和形态计量学分析显示，肠道微生物群的缺失会损害躯体正中神经的发育，导致轴突直径变小、髓鞘增生，以及无髓鞘纤维变小。因此，DRG和坐骨神经转录组分析强调了一组差异表达的发育和髓鞘形成基因。有趣的是，神经调节蛋白1 (NRG1)的III型亚型，已知是雪旺细胞髓鞘形成所必需的神经元信号，在年轻成年GF小鼠中过度表达，随后过度表达转录因子早期生长反应2 (Egr2)，这是雪旺细胞在髓鞘形成开始时表达的基本基因。
最后，GF状态导致骨骼肌组织学萎缩，神经肌肉连接形成受损，相关基因表达失调。总之，该研究首次证明了肠道微生物群对躯体周围神经系统的正常发育及其与骨骼肌的功能联系的调节影响，从而表明存在一种新的“肠道微生物群-周围神经系统轴”。
新生和年轻成年小鼠NMJ形态计量学分析
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综上所述，本研究首次提出了肠道微生物群对躯体PNS发育直接影响的证据，并提出了一种新的“gm -PNS轴”的存在。该轴的确定为进一步的研究开辟了新的视野，这将导致更好地理解微生物群在PNS生理/病理和再生条件中的作用。最近的研究表明，肠道微生物群在创伤性神经损伤后的神经再生和功能恢复中起着至关重要的作用。研究者和其他关于肠道微生物群- pns轴的新数据为未来可能开发的基于微生物群的创新疗法铺平了道路，以改善越来越多的pns相关病理状况和疾病的预后和进展。 (生物谷 Bioon.com）
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