作者|王聰 來源|生物世界(ID：ibioworld)

人類和其他哺乳動物一樣，身體被包括細菌、病毒和真菌在內的數萬億微生物占據，這些微生物被統稱為共生菌群。從某種意義上來說，“人”是一個由人體和共生菌群的多元復合體。

人體腸道內寄生著大量微生物，這些腸道微生物群，影響著人類肥胖、腸炎、自身免疫疾病、對癌癥治療藥物的反應，甚至影響人類壽命等等。越來越多的證據揭示了人類與這些腸道微生物群之間的相互依賴程度，也強調了腦腸軸的重要性。

2022年4月15日，法國巴斯德研究所的研究團隊在 Science 期刊發表了題為：Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature 的研究論文。

該研究揭示了下丘腦神經元可以直接感知腸道細菌活動的變化，并相應地調整食欲和體溫。這些發現表明，腸道微生物群和大腦之間發生了直接對話，這一發現再次強調了腦腸軸的重要性，并可能為腦部疾病及糖尿病、肥胖等代謝疾病帶來新的治療方法。

腦腸軸調控代謝：進食會導致腸道微生物群的擴增，這種擴增會增加腸道細菌胞壁肽（Muropeptides）的釋放，當這些胞壁肽到大腦后，會靶向抑制性下丘腦 NOD2 受體并降低神經元活動，從而有助于調節飽腹感和體溫。

大多數免疫細胞中都存在 NOD2 受體，該受體能夠識別到胞壁肽（muropeptides）的存在，胞壁肽是細菌細胞壁的組成部分。之前的研究證實，編碼 NOD2 受體的基因突變與消化系統疾病（例如克羅恩病），以及神經系統疾病和情緒障礙有關。但這些不足以證明大腦中的神經元活動與腸道中的細菌活動之間存在直接關系。

使用腦成像技術，科學家們最初觀察到小鼠的 NOD2 受體由大腦不同區域的神經元表達，特別是在下丘腦區域。下丘腦是大腦皮層下調節內臟活動的高級中樞，它把內臟活動與其他生理活動聯系起來，調節著體溫、攝食、水平衡、血糖和生殖等活動等重要的生理功能。他們隨后發現，當這些神經元與腸道中的細菌胞壁肽接觸時，神經元的電活動會受到抑制。

腸道、血液和大腦中的胞壁肽被認為是細菌增殖的標志物。如果小鼠的 NOD2 受體被特異性敲除，這些神經元就不再被胞壁肽所抑制，大腦也就失去了對食物攝入和體溫的控制，它們的體重更容易增加，也更易患上2型糖尿病，尤其是在老年、雌性小鼠中。

在這項研究中，研究團隊證實了一個驚人的事實——神經元可以直接感知細菌胞壁肽，而此前普遍認為這是免疫細胞特有的工作。發現這些細菌胞壁肽可以直接作用于下丘腦這一具有重要意義的大腦中心是非常重要的成就，我們知道下丘腦負責管理體溫、攝食、生殖活動等重要功能。因此，神經元可以直接感知細菌活動（增殖和死亡），作為食物攝入對腸道生態系統影響的直接衡量標準。過量攝入特定食物可能會刺激某些細菌或病原體的不成比例生長，從而危及腸道平衡。

總的來說，這項研究表明，下丘腦神經元可以直接感知腸道細菌的胞壁肽成分，從而調節攝食行為、筑巢行為，以及體溫。通過這種方式，大腦可以使用腸道細菌作為食物攝入的間接衡量標準，或作為食物攝入引起的細菌擴增或死亡的直接衡量標準。而腸道細菌的擴增或死亡可能與腸道穩態變化或疾病風險有關。這也提示了腸道細菌可以調節駛入攝入來保護腸道穩態。

細菌胞壁肽對下丘腦神經元和新陳代謝的影響，引發了其對其他大腦功能中潛在作用的新的疑問，這可能有助于我們了解某些腦部疾病與 NOD2 基因突變之間的聯系。

這些發現為神經科學、免疫學和微生物學的跨學科研究鋪平了道路，并有望最終為腦部疾病和代謝紊亂（如糖尿病和肥胖）的新治療方法鋪平道路。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj3986

編者按：本文轉載自微信公眾號：生物世界(ID：ibioworld)，作者：王聰