解码肠道微生物群和大脑之间的直接对话

肠道菌群副产物在血液中循环，调节宿主的生理过程，包括免疫、代谢和脑功能。巴斯德研究所(Université Paris Cité的合作研究机构)、Inserm和法国国家科学研究中心的科学家们发现，动物模型中的下丘脑神经元直接检测细菌活动的变化，并相应地调整食欲和体温。这些发现表明，肠道微生物群和大脑之间发生了直接对话，这一发现可能会导致新的治疗方法，以解决糖尿病和肥胖等代谢疾病。研究结果发表在科学．

肠道是人体最大的细菌库。越来越多的证据揭示了宿主和它们之间的相互依赖程度肠道微生物群，并强调肠道的重要性大脑轴。在巴斯德研究所，来自感知和记忆单元(Institut Pasteur/CNRS)的神经生物学家，来自微环境和免疫单元(Institut Pasteur/Inserm)的免疫生物学家，以及来自细菌细胞壁生物学和遗传学单元(Institut Pasteur/CNRS/Inserm)的微生物学家分享了他们的专业知识，以研究肠道中的细菌如何直接控制大脑中特定神经元的活动。

科学家们专注于NOD2(核苷酸寡聚结构域)受体，这种受体存在于大多数免疫细胞中。这种受体能检测到构成细菌细胞壁的胞肽的存在。此外，先前已经确定，编码NOD2受体的基因变异与消化系统疾病有关，包括克罗恩病，以及神经系统疾病和情绪障碍。然而，这些数据不足以证明大脑中的神经元活动和肠道中的细菌活动之间的直接关系。科学家联盟在这项新研究中揭示了这一点。

利用脑成像技术，科学家们最初观察到，小鼠中的NOD2受体是由大脑不同区域的神经元表达的，特别是在一个被称为下丘脑的区域。他们随后发现，当这些神经元接触到来自肠道的细菌锁肽时，它们的电活动会被抑制。巴斯德研究所(CNRS/Inserm)细菌细胞壁生物学和遗传学负责人Ivo G. Boneca解释说:“肠道、血液和大脑中的腺肽被认为是细菌增殖的标志。”相反，如果NOD2受体不存在，这些神经元就不再被锁肽抑制。因此，大脑失去了对食物摄入和体温的控制。这些小鼠体重增加，更容易患上2型糖尿病，尤其是老年雌性。

在这项研究中，科学家们已经证明了一个惊人的事实，即神经元直接感知细菌的腺肽，而这项任务被认为主要分配给免疫细胞。法国国家科学研究中心科学家、巴斯德研究所感知和记忆部门负责人Pierre-Marie Lledo评论说:“发现细菌碎片直接作用于下丘脑这样具有战略意义的大脑中心，这是非同寻常的。众所周知，下丘脑管理着诸如体温、繁殖、饥饿和口渴等重要功能。”

因此，神经元似乎可以检测细菌的活动(增殖和死亡)，作为食物摄入对肠道生态系统影响的直接衡量标准。巴斯德研究所(Inserm)微环境与免疫部门负责人Gérard Eberl说:“过多摄入特定食物可能会刺激某些细菌或病原体的不均衡生长，从而危及肠道平衡。”

氨基肽对下丘脑神经元和代谢对它们在其他脑功能中的潜在作用提出了疑问，并可能帮助我们理解某些脑部疾病与NOD2遗传变异之间的联系。这一发现为神经科学、免疫学和微生物学之间的新跨学科项目铺平了道路，并最终为大脑疾病和疾病的新治疗方法铺平了道路代谢紊乱比如糖尿病和肥胖症。