首次揭示机体肠道健康影响大脑健康的分子机制

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    近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自威尔康奈尔医学院等机构的科学家们通过研究首次揭示了肠道微生物和大脑细胞之间交流沟通背后的新型细胞和分子过程;在过去20年里,科学家们通过研究观察到自身免疫细胞疾病和多种精神性疾病之间存在密切关联,比如,自身免疫性疾病患者(诸如炎性肠病、银屑病和多发性硬化症等)往往会出现肠道菌群的缺失或衰竭,而且其还会经历焦虑、抑郁和情绪障碍等疾病,自身免疫性疾病的遗传风险和精神性障碍的遗传风险之间似乎存在密切关联性,但目前研究人员并不清楚肠道健康影响机体大脑健康的分子机制。

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    研究者David Artis博士表示,这项研究在分子水平上深入揭示了肠道和大脑之间相互交流的分子机制,目前并没有人能清楚理解炎性肠病和其它慢性胃肠道疾病影响机体行为和心理健康的分子机制,这项研究中我们就想对此进行深入研究。

    研究人员利用小鼠模型来研究肠道菌群被剔除后大脑细胞所发生的改变;当他们利用抗生素治疗能降低小鼠机体的肠道菌群水平时(或者被培育为无菌小鼠),小鼠的学习能力明显下降了,为了深入理解其中的因果关联,研究者对小鼠大脑的小胶质细胞进行RNA测序,结果发现,这些细胞中基因表达的改变或许在重塑大脑在学习过程中细胞之间的连接上扮演着非常关键的角色,而这些改变并未在健康小鼠的大脑小胶质细胞中发现。

    研究人员表示,小胶质细胞中基因表达的改变会干扰突触的修剪,从而就会干扰学习过程中大脑脑细胞之间新型连接的正常形成;随后研究者对无菌小鼠大脑中的化学改变进行了深入研究后发现,与人类神经精神性障碍(比如精神分裂症和自闭症)相关的多种代谢产物的浓度都下降了;大脑的化学特性从本质上能够确定我们感知环境并对环境所作出的反应,而且有研究证据也表明,来自肠道菌群的化学物质或许在其中也扮演着非常关键的角色。

    下一步,研究者将会在出生后不同阶段恢复小鼠机体的肠道菌群来逆转其学习问题,研究者非常惊讶能够恢复无菌小鼠的学习缺陷,但如果仅在其出生后进行合适干扰的话,肠道菌群的信号或许就会在生命早期被需要,这似乎听起来非常有意思,因为与自身免疫性疾病相关的多种精神性障碍也与早期大脑发育的问题存在一定关联。

    肠-脑轴会影响每个人每天的生活和健康,如今研究人员深入阐明了肠道菌群影响多种人类疾病的分子机制,比如自闭症、帕金森疾病、创伤后应激综合征和抑郁症等,本研究也为我们深入理解其中的分子机制提供了一定思路;后期研究人员还将继续深入研究鉴别出潜在靶点来用作开发治疗人类疾病的新型疗法。

    参考文献:

    Coco Chu, Mitchell H. Murdock, Deqiang Jing, et al. The microbiota regulate neuronal function and fear extinction learning, Nature (2019).

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