Nature：新发现！揭示肠道神经元与大脑交流沟通从而控制机体口渴的分子机制！

2022年1月29日 讯 /生物谷BIOON/ --锻炼后喝一杯水往往能帮助我们解渴，然而，虽然口渴的感觉会在喝水解渴后的几分钟内得到满足，但机体补水的过程实际上需要半个小时，这种延迟的出现是因为大脑接收到信号认为在机体完全补水之前就喝了水，而这是基于对肠道内渗透压水平的检测和分析，渗透压代表着液体中溶解物质的浓度，包括钠和葡萄糖。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Sensory representation and detection mechanisms of gut osmolality change”的研究报告中，来自加州理工学院等机构的科学家们通过研究揭示了肠道神经元如何与大脑沟通来控制机体的口渴。

迷走神经会对内脏渗透压的变化产生反应。

图片来源：DOI:10.1038/s41586-021-04359-5

长期以来，研究人员一直致力于研究调节机体口渴的肠脑渗透压信号，如今研究人员发现了介导这一过程的主要感觉通路。当机体处于脱水状态时血液中的渗透压就会升高，从而就会引发口渴的感觉；然而，由于我们感觉到口渴和机体完全补水之间存在一定的时间延迟，因此肠道必须在血液发生渗透压改变之前就感知到这些变化，而且必须将这种信息传递到大脑中。

一旦摄入了食物和水，营养物质就会通过称之为门静脉的专门血管丛肠道被吸收到肝脏中，在这一吸收事件中，渗透压信号也会被肠道中的感觉神经元检测到，研究人员揭示了肠道如何将这一信息传递给大脑从而指示口渴和饱腹感。从肠道到大脑主要存在两条主要的感觉途径，即脊柱（背根神经节或DRG）和迷走神经通路，这篇研究中，研究者Ichiki利用遗传工程化修饰的小鼠来观察这两条通路的神经激活模式，随后她们系统性地监测了DRG和迷走神经元对注入到小鼠肠道中的水分、盐分和糖类所产生的反应，并模拟了正常的营养摄入过程；结果发现，迷走神经元（并不是脊髓神经元）或会在肠道渗透压改变时被强烈激活，实际上，不同的神经元亚群会被激活从而对不同的液体产生反应。下一个问题就是，肠道中的哪个部分会向大脑发送渗透压信息？随后研究人员分析了肝门管区(HPA，hepatic portal area)，其是一条贯穿于肠道的主要血管，主要负责肠道吸收大部分营养物质并将其转运到肝脏中，研究者发现，支配HPA的特定迷走神经元确实需要携带渗透压信号，而切断通往HPA的特定迷走神经元分支后就会消除迷走神经元对渗透压变化反应的能力。

研究人员进一步调查了是否迷走神经会直接或间接感知肠道中的渗透压改变，结果发现，为了对肠道中的渗透压改变做出反应，一种名为血管活性肠肽(VIP，vasoactive intestinal peptide)的特殊肽类或许会被分泌到门静脉中，这反过来又会激活HPA区域中的迷走神经，从而就解释了肠道如何将物理性的渗透压改变转化为能编码渗透压改变的激素信号。研究者Oka说道，我们发现了这种名为HPA-大脑轴通路的开端，而后期还需要确定所有的连接和分子机制细节信息。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04359-5

未来研究中，研究人员将会分析机体中迷走神经元和已知控制口渴的大脑区域之间的关系，此前研究中，研究者Oka在大脑穹窿下器（SFO）区域识别出了所谓的口渴神经元。当动物口渴时，这些神经元就会高度活跃，而喝水能够快速使其平静下来；但SFO口渴神经元并不直接与任何肠道神经元相连接，因此研究人员的目的在于阐明渗透压的改变如何与SFO口渴神经元之间进行交流沟通。

研究者Karen David说道，对于神经系统如何控制机体的基本功能，比如口渴和饱腹感，我们仍然有很多需要研究的地方；本文研究揭示了由脑计划（BRAIN Initiative）所支持的方法被用来揭示大脑回路如何处理这种重要的感觉信息的重要性。综上，本文研究结果表明，研究人员揭示了内脏低渗透压或许能作为一种重要的迷走神经感觉方式，以及肠道的渗透压改变或许会被转化成为激素信号来通过HPA通路调节口渴的回路活性。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Ichiki, T., Wang, T., Kennedy, A. et al. Sensory representation and detection mechanisms of gut osmolality change. Nature (2022). doi：10.1038/s41586-021-04359-5