Nature:揭肠道菌群→迷走神经→Brain→交感神经→胃肠运动

观云脑 2024-10-17 15:35:12

肠道与大脑之间的联系不仅能够调控小肠组织的局部活动,还能够监测肠道微生物群落及食物成分的变化,进而调节肠道的整体生理功能。因此,可能存在一种机制,通过该机制将肠道微生物的状态信息传递给中枢神经系统,从而调节肠道的生理活动。

外源性肠相关神经元(extrinsic enteric-associated neurons, eEANs)由感觉传入和自主传入两部分组成,能够同时感知多个小肠部位的状况,并将这些信息传递给其他组织。它们与内源性肠相关神经元(intrinsic EANs, iEANs)共同作用,协同调节肠道功能。本研究探讨了eEANs之间的相互联系,以及它们的活性或基因表达是否会受到肠道菌群的影响。

研究结果概述:肠交感神经元的定位:通过在小肠不同节段注射逆行示踪剂CTB,成功识别出投射至小肠的肠交感神经元。基因表达差异分析:利用TRAP技术对比SPF和无菌小鼠的基因表达差异,并通过免疫荧光证实无菌小鼠肠道非固有交感神经节(CG-SMG)中cFos的表达增加。粪菌转移实验:将SPF小鼠的粪菌移植到无菌小鼠体内,观察到CG-SMG神经元中cFos的表达水平恢复正常;而广谱抗生素处理则导致CG-SMG中cFos表达上升。肠交感神经活性调控机制:发现肠道菌群产生的短链脂肪酸等代谢物主要介导了对肠道交感神经活性的调控作用。脑干核团的识别:通过注射跨突触示踪病毒并结合透明脑技术,鉴定出多个投射至小肠的脑干核团(如Gi、RPa、LPGi/RVLM),这些核团可被抗生素处理激活。肠交感神经活动的直接调控:采用DREADDs技术激活特定脑干区域的GABA能神经元,可以直接调节肠交感神经活动,进而减缓肠道运动和粪便排泄。迷走传入神经元的功能:综合运用DREADDs技术、示踪法、迷走神经切断术及TRAP-seq分析,证实存在特定的迷走传入神经元负责驱动肠交感神经活性。

研究启示:本研究利用多种先进技术和模型动物,深入剖析了微生物依赖性的肠外交感神经激活机制,揭示了一个涉及肠道菌群、迷走神经、大脑及交感神经系统的复杂调控回路。这一回路不仅阐释了肠道菌群如何影响胃肠运动,还为理解肠-脑轴的功能提供了新的视角。

推荐理由:鉴于该文章的通讯作者曾在2018年于《Cell》上发表关于迷走神经在肠-脑奖赏环路中的作用的文章,本研究在其基础上进一步拓展至交感神经系统,并创新性地引入了肠道菌群因素。此外,两位通讯作者分别来自肠道黏膜免疫和神经科学研究领域,他们的合作使得本研究在技术和内容上都达到了国际领先水平。

参考文献:Microbiota modulate sympathetic neurons via a gut–brain circuit | Nature

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