揭示肠道微生物与脑细胞之间沟通的分子过程

威尔·康奈尔医学大学和康奈尔大学伊萨卡分校的科学家首次描述了肠道微生物与脑细胞之间通讯的新细胞和分子过程。

在过去的二十年中，科学家观察到自身免疫性疾病与多种精神病之间有着明确的联系。例如，患有自身免疫性疾病(例如炎症性肠病(IBD)，牛皮癣和多发性硬化症)的人也可能会消耗肠道菌群，并出现焦虑，抑郁和情绪障碍。自身免疫性疾病和精神疾病的遗传风险似乎也密切相关。但是，肠道健康如何影响大脑健康的确切原因尚不清楚。

我们的研究为肠道和大脑在分子水平上的交流机制提供了新的见解。尚无人了解IBD和其他慢性胃肠道疾病如何影响行为和心理健康。我们的研究是了解整体情况的新方法的开端。”

这项研究于10月23日在《自然》杂志上发表，研究人员使用小鼠模型来了解肠道菌群耗尽后脑细胞中发生的变化。第一作者Coco Chu博士是吉尔·罗伯茨(Jill Roberts)炎症性肠病研究所的博士后研究员，他领导了威尔·康奈尔医学，康奈尔大学伊萨卡分校，博伊斯·汤普森研究所，麻省理工学院和哈佛大学多个部门的多学科研究人员小组，以及在行为，先进的基因测序技术和细胞内小分子分析方面具有专业知识的Nor​​thwell Health。

用抗生素治疗以减少其微生物数量的小鼠，或繁殖为无细菌的小鼠，得知不再存在威胁性危险的能力显着降低。为了了解此结果的分子基础，科学家对位于大脑中的称为小胶质细胞的免疫细胞中的RNA进行了测序，发现这些细胞中基因表达的改变在学习过程中对大脑细胞的连接方式产生了重塑。在健康小鼠的小胶质细胞中未发现这些变化。

该团队还研究了无菌小鼠大脑中的化学变化，发现与人类神经精神疾病(如精神分裂症和自闭症)相关的几种代谢物的浓度发生了变化。博伊斯·汤普森研究所和化学与化学生物学教授弗兰克·施罗德博士说：“脑化学本质上决定了我们对环境的感觉和反应方式，证据表明肠道微生物衍生的化学物质起着重要作用。” Cornell Ithaca的部门。副校长，神经科学副教授康纳·利斯顿(Conor Liston)博士说：“小胶质细胞中基因表达的变化可能会破坏突触的修剪，脑细胞之间的连接，干扰应该通过学习而发生的新连接的正常形成。”在Feil家庭脑与精神研究所任职，并在Weill Cornell Medicine担任精神病学副教授。

接下来，研究人员试图通过恢复小鼠出生后各个年龄段的肠道菌群来逆转小鼠的学习问题。利斯顿博士说：“我们很惊讶我们能够挽救无菌小鼠的学习缺陷，但前提是我们必须在出生后立即进行干预，这表明肠道菌群信号在生命的早期就很重要。”“这是一个有趣的发现，因为许多与自身免疫性疾病有关的精神疾病与早期大脑发育过程中的问题有关。”

Artis博士说：“肠脑轴影响着每个人的每一天，”。“我们开始更多地了解肠道如何影响自闭症，帕金森氏病，创伤后应激障碍和抑郁症等多种疾病。我们的研究为这种机制如何运作提供了新的认识。”

Liston博士说：“我们还不知道，但是在未来，有潜力确定有希望的目标，这些目标可能在将来用作人类的治疗方法。”“这是我们未来需要测试的东西。”

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