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Cell:肠脑连接如何改变动物进食时的行为

来源:本站原创 2018-12-31 20:02

2018年12月31日/生物谷BIOON/---当饥饿的线虫遇到丰富的食物来源时,它会立即减慢速度,这样它就能够享受这个盛宴。一旦线虫吃饱了,或者食物(这里指的是细菌)耗尽,它将再次开始移动。

如今,在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院的研究人员更加详细地揭示出当在食物丰富的地方停留时,秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的消化道如何给大脑发送信号。他们发现存在于线虫肠道中的一类神经元专门用于监测线虫何时摄入细菌;一旦这种情形发生,这些神经元就释放一种神经递质,这种神经递质给大脑发出停止移动的信号。他们还在这种特定的神经元中发现新的用于检测细菌的离子通道。相关研究结果于2018年12月20日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“ASICs Mediate Food Responses in an Enteric Serotonergic Neuron that Controls Foraging Behaviors”。论文通信作者为麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所成员、大脑与认知科学助理教授Steven Flavell博士。论文第一作者是皮考尔学习与记忆研究所的前技术助理Jeffrey Rhoades。
图片来自Cell, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.11.023。

这些研究人员已知道血清素(serotonin)释放促进线虫减慢速度以便摄入大量存在的食物,但是他们并不知道是什么触发血清素释放。为了弄清楚这一点,他们决定研究一种产生血清素的称为神经分泌-运动神经元(neurosecretory-motor neuron, NSM)的肠神经元,其中,NSM神经元位于线虫消化器官的内壁上。

通过一系列实验,这些研究人员发现当线虫摄入细菌性食物时,NSM神经元会立即活跃起来。NSM神经元具有长长的投射到线虫肠道中的神经突(neurite)。他们还发现作为NSM神经元的感觉神经末梢,这种神经突在线虫摄入细菌性食物时起着激活这些神经元的关键作用。

进一步的研究揭示出两个新的位于这种神经突最顶端的离子通道---称为DEL-3和DEL-7---是NSM神经元被摄入的细菌性食物激活所必需的。这两种离子通道属于一个称为酸敏感离子通道(acid-sensing ion channel, ASIC)的蛋白家族。ASIC存在于包括人类在内的所有动物中,其中的一些离子通道在味觉和疼痛检测中起作用,而其他的离子通道的功能仍然是未知的。有趣的是,这些离子通道也在哺乳动物肠道内的肠神经元中表达。Flavell猜测ASIC可能在检测存在于消化道和其他地方的细菌群体中发挥着重要的作用。

这些研究人员如今试图揭示DEL-3和DEL-7如何检测细菌。一种可能性是这两种离子通道直接检测细菌分泌的化合物。Flavell说,还有一种可能性就是细菌化合物可能与附近的受体相互作用,随后激活这两种离子通道。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Jeffrey L. Rhoades et al. ASICs Mediate Food Responses in an Enteric Serotonergic Neuron that Controls Foraging Behaviors. Cell, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.11.023.
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