百歐博偉生物：我們每個人的體內(nèi)和體表，生活著為數(shù)眾多的小伙伴：病毒、細菌、真菌、寄生蟲……這些微生物的細胞數(shù)量可能比你自身的細胞還要多。不難想象，它們與其代謝產(chǎn)物會對人體健康產(chǎn)生諸多影響。而近些年層出不窮的科學研究，揭示出人體微生物的影響之大，仍然時不時突破我們的想象。
頂尖學術(shù)期刊《自然》今日在線發(fā)表的一篇論文，再次刷新了我們對腸道菌群的認識?？茖W家通過小鼠研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的變化會改變大腦神經(jīng)元的功能和結(jié)構(gòu)，進而影響動物的行為。同期刊發(fā)的評論給予這項工作很高評價，認為“代表了我們對腸-腦相互作用的理解有了一次飛躍”。
這項研究來自威爾·康奈爾醫(yī)學院（Weill Cornell Medicine）。David Artis教授和同事用一項經(jīng)典的動物實驗考察了微生物群對大腦學習能力的影響。
他們讓小鼠學習的是恐懼記憶的消除。具體來說，是訓練小鼠先把一種聲音與輕微的電擊聯(lián)系起來，形成條件反射，小鼠在聽到聲音后就會害怕地身體僵住。隨后，當電擊不再和聲音同時出現(xiàn)，正常情況下，小鼠慢慢地就會消除對聲音的恐懼。
然而，在給成年小鼠用了抗生素后，隨著菌群被消除，小鼠還是會在聽到聲音提示后表現(xiàn)出恐懼反應。另一組生長在無菌環(huán)境、體內(nèi)缺乏微生物群的小鼠，出現(xiàn)了類似的情況，先前對聲音建立的恐懼難以消除。
這些行為變化歸根結(jié)底來自于大腦，因此科學家們非常好奇，體內(nèi)缺少了微生物為什么會對大腦有這樣的作用？接下來，這支研究團隊展開了深入而細致的探秘工作。
大腦內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）是消除恐懼反應依賴的關(guān)鍵腦區(qū)，因此研究人員用顯微成像的手段觀察小鼠該部位的神經(jīng)活動模式，比較普通小鼠和抗生素小鼠在神經(jīng)連接結(jié)構(gòu)上的差別。消除恐懼反應的過程中，神經(jīng)連接的細微結(jié)構(gòu)發(fā)生著動態(tài)變化，可是在清除體內(nèi)微生物群后，這種連接強度的可塑性受到了影響。
不僅如此，這項研究還采用先進的單細胞RNA測序技術(shù)，識別整個mPFC各細胞類型中的基因表達變化。結(jié)果表明，缺少腸菌主要影響興奮性神經(jīng)元。
而在各類細胞中，小膠質(zhì)細胞的基因表達變化尤其引人注目。它們是大腦中重要的先天免疫細胞，抗生素對微生物群的改變讓小膠質(zhì)細胞表達更多與未成熟狀態(tài)有關(guān)的基因。
那么，腸道菌群是通過什么途徑來影響大腦的神經(jīng)元與小膠質(zhì)細胞，這篇論文提供了一個答案。
研究人員在腸道代謝物中鑒定出四種化合物，它們在無菌小鼠體內(nèi)的含量大大低于對照組，有可能是腸-腦相互作用的分子。
總結(jié)來看，這篇論文從多個角度驗證了體內(nèi)微生物群及其代謝產(chǎn)物對神經(jīng)活動和大腦行為的影響。這些發(fā)現(xiàn)還為臨床轉(zhuǎn)化指出了方向?！皫缀跛械纳窠?jīng)精神疾病中都可以看到認知和突觸可塑性的改變?！庇袑＜抑赋觯斑@項研究為幫助這些人提供了新的策略，或許可以針對腸道菌群及其代謝產(chǎn)物進行治療。”
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