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科学家研究肠道细菌如何直接控制特定神经元的活动

[日期:2022-04-18] 来源:NMS/华东公共卫生  作者:华东公共卫生 编译 [字体: ]
为了健康

      肠道微生物群的副产品在血液中循环,调节宿主的生理过程,包括免疫、代谢和大脑功能。来自巴斯德研究所(巴黎城市大学的合作研究组织)InsermCNRS的科学家发现,动物模型中的下丘脑神经元可以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存在直接对话,这些发现可能会导致解决糖尿病和肥胖症等代谢紊乱的新治疗方法。这些发现发表在2022415日的科学杂志上。

      肠道是人体最大的细菌库。越来越多的证据揭示了宿主与其肠道微生物群之间的相互依赖程度,并强调了肠脑轴的重要性。在巴斯德研究所,来自感知和记忆部门(CNRS巴斯德研究所)的神经生物学家、来自微环境和免疫部门(巴斯德研究所/Inserm)的免疫生物学家以及来自细菌细胞壁生物学和遗传学部门(CNRS巴斯德研究所/Inserm)的微生物学家分享了他们的专业知识,以研究肠道细菌如何直接控制大脑中特定神经元的活动。

      科学家们将注意力集中在NOD2(核苷酸寡聚化结构域)受体上,这种受体存在于大多数免疫细胞中。这种受体可以检测到胞壁肽的存在,胞壁肽是细菌细胞壁的组成部分。此外,以前已经确定编码NOD2受体的基因变体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。这是由科学家联盟在新的研究中揭示的。

      利用脑成像技术,科学家们最初观察到小鼠NOD2受体由大脑不同区域的神经元表达,特别是在一个称为下丘脑的区域。他们发现,当这些神经元与来自肠道的细菌的胞壁肽(muropeptides)接触时,它们的电活动受到抑制。

      相反,如果NOD2受体缺失,这些神经元就不再被胞壁肽抑制。因此,大脑失去了对食物摄入和体温的控制。老鼠体重增加,更容易感染发展二型糖尿病,尤其是老年女性。

      在这项研究中,科学家们展示了一个惊人的事实,即神经元直接感知细菌的胞壁肽,而这项任务被认为主要是分配给免疫细胞的。CNRS科学家兼巴斯德研究所感知和记忆部门负责人Pierre-Marie Lledo评论道发现细菌碎片直接作用于像下丘脑这样具有战略意义的大脑中枢是非同寻常的,下丘脑已知管理着体温、生殖、饥饿和口渴等重要功能

      巴斯德研究所(Inserm)微环境和免疫部门的负责人热拉尔·埃伯尔说:因此,神经元似乎可以检测细菌活动(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。"过量摄入某种食物可能会刺激某些细菌或病原体的过度生长,从而破坏肠道平衡

      胞壁肽对下丘脑神经元和代谢的影响提出了它们在其他脑功能中的潜在作用的问题,并可能帮助我们理解某些脑疾病和NOD2基因变异之间的联系。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代谢障碍(如糖尿病和肥胖症)的新治疗方法铺平了道路。

链接: Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature

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