研究发现肠道和大脑通过迷走神经直接连接在一起

2018-09-24 绿谷生物 Science
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 人类大脑通过电信号接收来自五种感官---触觉、视觉、听觉、嗅觉和味觉---的信息。这些电信号沿着皮肤和肌肉下面的长长的神经纤维进行传输。

人体肠道上排列着1亿多个神经元---它实际上就是一个大脑。确实,肠道实际上大脑存在着交谈。之前的研究已发现涉及消化系统和中枢神经系统之间信号传递的肠道-大脑连接(gut-brain connection)是基于激素的运输,这种基于激素的信号传递大约需要10分钟。但是,在一项新的研究中,来自美国杜克大学的研究人员指出肠道与中枢神经系统之间可能存在着更加直接的连接---迷走神经(vagus nerve)。相关研究结果发表在2018年9月21日的Science期刊上,论文标题为“A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction”。论文通信作者为杜克大学医学院医学助理教授Diego Bohórquez。
图片来自Science, doi:10.1126/science.aat5236。
 

在加拿大卢内菲尔德-塔嫩鲍姆研究所(Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute)研究肠道疾病的Daniel Drucker(未参加这项研究)指出,这项研究提出了“一组新的利用肠道细胞快速地与脑干进行通信的神经回路”。

基于一项发现肠道细胞具有突触的早前研究(Journal of Clinical Investigation, doi:10.1172/JCI78361),这些研究人员将一种表达绿色荧光蛋白的狂犬病病毒注射到小鼠的胃部中,并观察到它从肠道快速地传播到这些小鼠的脑干中。

当将来自迷走神经的神经元与感觉肠道细胞(sensory gut cell)一起培养时,这些神经元在培养皿中移动并与这些感觉肠道细胞形成突触,从而开始与它们电偶联在一起。这些感觉肠道细胞甚至分泌谷氨酸,而这些神经元在100微秒内就会摄取所分泌的谷氨酸,这一速度比眨眼还要快。向培养皿中添加糖会加快这些神经元和这些感觉肠道细胞之间的信号传递速度,这一发现提示着作为一种参与味道和气味感知的神经递质,谷氨酸可能是这一过程的关键。阻断这些肠道细胞中的谷氨酸分泌使这些信号传递嘎然而止。

Bohórquez说,这要比激素通过血液从肠道运送到大脑中的速度快得多。他说,激素的迟缓性可能是造成许多靶向它们的食欲抑制剂失败的原因。他说,下一步是研究这种基于迷走神经的肠道-大脑信号传递是否会为大脑提供有关我们所吃食物的营养成分和热量值的重要信息。

Bohórquez有数据提示着这种神经回路的结构和功能在人类中也是相同的。这项研究使得将直觉(gut feeling)作为第六感的说法具有合理性。

参考资料:

Melanie Maya Kaelberer1, Kelly L. Buchanan2, Marguerita E. Klein et al. A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction. Science, 21 Sep 2018, 361(6408):eaat5236, doi:10.1126/science.aat5236.

Benjamin U. Hoffman1,2, Ellen A. Lumpkin1,3, Marguerita E. Klein et al. A gut feeling. Science, 21 Sep 2018, 361(6408):1203-1204, doi:10.1126/science.aau9973.

Emily Underwood. Your gut is directly connected to your brain, by a newly discovered neuron circuit. Science, Sep. 20, 2018, doi:10.1126/science.aav4883.