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《科学》《细胞》同时揭秘:肠道内的“第六感”,或将为大脑疾病带来新疗法
  • 发布日期:2018-09-26
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  • 信息来源:论坛君w 世界科技创新论坛

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  这两项研究指出,我们的肠道除了通过向血液中释放激素与大脑进行交流外,肠道和大脑之间通过一个在几秒钟内传递信号的神经回路建立了更加直接的联系。此项发现或带来针对肥胖、饮食失调,甚至抑郁症和自闭症的新疗法。

  作者:吴晓波

  来源:吴晓波频道

  吃饱后总是想睡觉?一考试就拉肚子?紧张时感到恶心?……

  我们的肠道仿佛在接受着大脑的指挥。而今,顶级期刊《科学》《细胞》刊发了两项研究,为我们证实了这一点。

  这两项研究还指出,我们的肠道除了通过向血液中释放激素与大脑进行交流外,肠道和大脑之间通过一个在几秒钟内传递信号的神经回路建立了更加直接的联系。此项发现或带来针对肥胖、饮食失调,甚至抑郁症和自闭症的新疗法。

  肠道内的感觉神经元告知迷走神经(vagus nerve,黄色)和大脑,我们的肠胃是如何运作的(来源:NICOLLE R. FULLER)

  发送信号的“迷走神经”

  在之前的研究中,人类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。

  在2018年9月21日的Science期刊上刊发的这篇最新论文中,来自美国杜克大学的研究人员Diego Bohórquez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)。


  DOI: 10.1126/science.aat5236

  Bohórquez说,他知道肠内分泌细胞可以向中枢神经系统发送激素信息,但他也想知道它们是否可以像神经元一样,通过电信号与大脑“交谈”。如果是这样的话,它们将不得不通过迷走神经(vagus nerve)发送信号,该神经从肠道传到脑干。

  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),研究人员将荧光标记的狂犬病病毒(该病毒可通过神经元突触传播)注射到小鼠结肠中,观察肠内分泌细胞和迷走神经是否出现荧光标记物。

  图片来自Science, doi:10.1126/science.aat5236

  在皮氏培养皿中,肠内分泌细胞与迷走神经细胞彼此间形成了突触连接。令人惊讶的是,这些细胞甚至大量分泌谷氨酸,后者是一种参与嗅觉和味觉的神经递质,而迷走神经细胞在100毫秒内就能捕捉该物质!速度之快!

  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。他认为激素的缓慢信息传递过程或许是抑制食欲药物失效的“根源”。他还表示希望深入研究这种肠道——大脑信号通路,是否向大脑提供了我们每天所吃食物营养和热量的重要信息。

  “为什么吃东西能让你变得快乐?”

  近日发表于《细胞》的另一项独立研究则揭示了关于肠道感觉细胞如何令人类受益的另一个线索。该项研究是来自于纽约西奈山伊坎医学院的神经科学家伊万·阿劳霍(Ivan de Araujo)。

  DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.049

  研究人员利用激光刺激小鼠肠道中的感觉神经元。它们产生令这些啮齿类动物努力去重复的奖励感觉。

  研究人员利用激光刺激小鼠肠道中的感觉神经元。它们产生令这些啮齿类动物努力去重复的奖励感觉。激光刺激还增加了小鼠大脑中改善心情的神经递质——多巴胺的水平。

  伊万·阿劳霍(Ivan de Araujo)表示,两项工作帮助解释了为何用电流刺激迷走神经能治疗人类的严重抑郁。这些结果或许还能解释为何吃东西让人们感觉良好。

  他认为,“即便这些神经元在大脑外面,它们也完美地符合关于奖励神经元的定义”,即让人类变得更有动力并且增加愉悦感。

  身体的“另一个大脑”——肠道

  当然,肠道早有“第二大脑”之称。当然,这只是一个形象的比喻,它其实是指分布于肠、胃等消化器官里的那些神经,更为官方的称呼是“肠神经系统”。

  分布在胃肠道的细胞数量约有上亿个,他们不仅能够和大脑传递信息,相互之间也快速传递着信息,能独立地感知、接受信号,并作出相关的反应,使人产生“愉悦”和“不适”的感觉。

  例如,当你在精神处于紧张状态时,这个“第二大脑”会像大脑一样分泌出特定的荷尔蒙,其中有过量的血清素。人就会产生一种类似“猫抓心”的感觉,当情况严重时(如惊吓、胃部受到刺激时),还会出现腹泻。

  当然,正如伊万·阿劳霍(Ivan de Araujo)所言,肠道除了能够传递信息,还能减轻我们的焦虑和抑郁。当我们精神上压力倍增时,肠胃会制造一种激素,血液里这种激素越多,你就会越感到饿。这种激素刺激“第二大脑”,它再上报大脑,大脑就会释放更多的多巴胺,这样我们在饥饿的同时,焦虑和抑郁却减轻了。

  另一方面,早前的研究还发现,“第二大脑”还与大脑的健康息息相关。例如,在帕金森症中,运动和肌肉控制出现问题是由大脑中制造多巴胺的神经元非正常死亡引起的。凶手是一种蛋白。然而,这种蛋白也出现在患者的“第二大脑”中。同样,在老年痴呆症患者大脑中发现的淀粉状物质,在“第二大脑”中也出现了。还有,自闭症患者一般也伴随肠胃疾病,他们的肠胃疾病与自闭症都来自同样的基因突变。

  尽管目前的研究尚不完全,但这个“第二大脑”已经为我们对于大脑的病理研究提供了一些新的途径。现在,已有科学家开始尝试用“第二大脑”中的神经元来治疗大脑疾病。

  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.


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