圖像:解碼腸道微生物群和大腦之間的直接對話
腸道微生物的副產品在血液中循環，調節宿主的生理過程，包括免疫、代謝和大腦功能。巴斯德研究所(Université Paris Cité的合作研究組織)、Inserm和法國國家科學研究中心的科學家們發現，動物模型中的下丘腦神經元可以直接檢測到細菌活動的變化，并相應地調整食欲和體溫。這些發現表明，腸道微生物群與大腦之間發生了直接對話，這一發現可能會為解決糖尿病和肥胖等代謝紊亂問題帶來新的治療方法。
腸道是人體最大的細菌蓄水池。越來越多的證據揭示了宿主與其腸道菌群之間的相互依賴程度，并強調了腸道-腦軸的重要性。在巴斯德研究所，來自感知和記憶單元(巴斯德研究所/CNRS)的神經生物學家，來自微環境和免疫單元(巴斯德研究所/Inserm)的免疫生物學家，和來自細菌細胞壁生物學和遺傳學單位(巴斯德研究所/法國國家科學研究中心/Inserm)[2]的微生物學家分享了他們的專業知識，來研究腸道中的細菌如何直接控制大腦中特定神經元的活動。
科學家們將注意力集中在NOD2(核苷酸寡聚域)受體上，這種受體存在于大多數免疫細胞中。這種受體檢測細菌細胞壁的構建塊——胞肽的存在。此外，先前已經證實NOD2受體基因編碼的變異與消化系統疾病，包括克羅恩病，以及神經系統疾病和情緒障礙有關。然而，這些數據不足以證明大腦神經元活動和腸道細菌活動之間的直接關系。科學家聯盟在這項新研究中揭示了這一點。
利用大腦成像技術，科學家們最初觀察到老鼠體內的NOD2受體是由大腦不同區域的神經元表達的，特別是在一個被稱為下丘腦的區域。他們隨后發現，當這些神經元接觸到來自腸道的細菌菌肽時，它們的電活動被抑制了。巴斯德研究所(CNRS/Inserm)細菌細胞壁單元生物學和遺傳學主任Ivo G. Boneca解釋說:“腸道、血液和大腦中的噬細胞肽被認為是細菌增殖的標記物。”相反，如果沒有NOD2受體，這些神經元就不再受到muropeptide的抑制。因此，大腦失去了對食物攝入和體溫的控制。這些老鼠體重增加，更容易患上2型糖尿病，尤其是老年雌性老鼠。
在這項研究中，科學家們證明了一個驚人的事實:神經元直接感知細菌的muropeptide，而這項任務被認為主要是由免疫細胞完成的。法國國家科學研究中心的科學家、巴斯德研究所知覺和記憶單元的負責人皮埃爾-瑪麗·萊多評論說:“發現細菌片段直接作用于像下丘腦這樣的大腦中心，這是非常了不起的。眾所周知，下丘腦管理著諸如體溫、生殖、饑餓和口渴等重要功能。”
因此，神經元似乎可以檢測細菌活動(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指標。巴斯德研究所(Inserm)微環境與免疫部主任Gérard Eberl說:“過量攝入某種特定食物可能會刺激某些細菌或病原體不成比例地生長，從而破壞腸道平衡。”
muro多肽對下丘腦神經元和代謝的影響提出了其在其他大腦功能中潛在作用的問題，并可能幫助我們理解某些大腦疾病與NOD2基因變異之間的聯系。這一發現為神經科學、免疫學和微生物學之間新的跨學科項目鋪平了道路，并最終為大腦疾病和代謝紊亂(如糖尿病和肥胖)的新治療方法鋪平了道路。
