肠道直接对话大脑，科学还是狂想？古生物学

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出品 | 虎嗅医疗组
作者 | 陈广晶
题图｜视图中国
“肠脑轴”又添力证。
4月15日， Science刊登了法国巴斯德研究所等机构研究者的最新发现：下丘脑神经元可以直接感知肠道细菌微生物群的结构成分，并调节进食和筑巢行为，影响食量和体温。
在这个过程中，细菌肽聚糖通过Nod2受体(核苷酸寡聚化结构域2)起到了主要作用。
研究者敲掉了抑制性γ-氨基丁酸( GABA) 能神经元的Nod2 ，小鼠，特别是老年雌性小鼠，不再受到肽聚糖衍生物胞壁肽的抑制，摄食行为和温度调节行为发生了改变，包括：比正常小鼠吃得更多，体重也增加更多，更容易发展成为糖尿病，寿命明显缩短。
这也证实了大脑和肠道菌群可以直接对话，且其作用机制可能与肥胖、糖尿病等代谢紊乱问题相关。
上海交通大学生命科学技术学院微生物学特聘教授赵立平告诉虎嗅，这次研究的主要发现——神经元细胞能够对细菌的胞壁肽做出反应，意味着细菌在肠道里种群数量的涨落就对神经元的活动有了直接的调节作用。摄食可通过调节细菌的数量影响食欲中枢的活动。
这给减肥药、糖尿病等代谢紊乱疾病用药研发提供了新路径。
肠道有“第二大脑”之称，近年来有关“肠脑轴”的研究越来越深入。人们已经发现肠道微生物群可以通过在血液中释放化合物方式，调节宿主生理过程，这中间既包括了免疫、新陈代谢，也包括大脑功能。
然而，脑神经元能否直接感知细菌成分，细菌是否可以直接通过调节神经元来调节宿主的生理过程，一直没有得到证实。
本次法国研究者的发现，也被认为是这一领域的首次突破。 “胞壁肽能直接作用于下丘脑” ，该论文的通讯作者巴斯德研究所的Pierre-Marie Lledo博士也认为，这是“令人惊奇的发现” 。
而关于肠道菌群与大脑间相互作用理论体系的搭建，也正在改变人们解读疾病和治疗疾病的思路。
小鼠实验中，肠脑轴控制代谢示意图
来自：Science
肠道菌群塑造大脑
细菌、古细菌、真菌和病毒……
研究表明，哺乳动物的肠道内有1000多个菌群，人体80%以上的细菌都在肠道中。这些微生物的代谢产物和细胞壁碎片，都是大脑感知肠道菌群的关键因素。
按照science发表的《肠道如何与大脑对话》一文所说，这些肠道微生物群不仅无法消灭，反而已经成为大脑发育和行为调节的关键一环。
细菌细胞分裂和死亡过程中，细胞壁降解会产生一种副产物，也就是细菌肽聚糖。这种肽聚糖衍生的胞壁肽，可以抵达大脑并改变有Nod2的大脑神经元一个子集的活动。在老年雌鼠中，这种改变表现为，降低神经元活动，起到增强饱腹感、调节体温的作用。
法国巴斯德研究所的研究者应用脑成像技术观察到，这种影响作用于小鼠大脑的各区域，特别是下丘脑神经元的Nod2受体，在与肠道细菌的胞壁肽接触时，电活动就受到了抑制。
研究者认为，神经元通过直接感知肠道细菌的胞壁肽，来感知肠道菌群的繁衍、死亡等状况，进而判断是否需要进食，其目的都是为了保持肠道菌群的平衡。一旦某种食物摄入过量，就可能会导致肠道菌群的紊乱，进而导致各种健康问题。
肠道与大脑直接交流不畅带来的健康问题，还不止肥胖和血糖问题。此前已有研究认为，肠道菌群与大脑的相互作用，可能还与压力和焦虑、抑郁症、自闭症、阿尔兹海默病病、帕金森等问题相关。
德国研究者2015年发表的研究成果显示，无菌环境中长大的实验鼠大脑出现萎缩、不成熟的小胶质细胞（可修复受损脑组织），对脑内炎症几乎没有反应；同样的，服用抗生素杀灭肠道细菌后，普通实验鼠也出现了脑部免疫应答抑制的现象。
而前述法国学者的最新研究则进一步显示出，肠道菌群与大脑对话过程中，针对不同性别群体产生了不同效果，比如前述提到的细菌肽聚糖，抑制下丘脑摄入食物和控制体温的作用，主要在雌性小鼠中显现。
研究者认为，这或许是女性减肥，以及解决其他代谢紊乱问题开辟了新的思路。而肽聚糖则是精神健康障碍问题治疗的潜在靶点。

肠道直接对话大脑，科学还是狂想？

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