肠道微生物与大脑交流

贝勒医学院安娜-玛丽亚-罗德里格斯（Ana María Rodríguez

该方案为研究人员提供了一个路线图，帮助他们了解肠道与大脑之间复杂的交通系统及其对健康和疾病的影响。图片来源：贝勒医学院实验室。

在过去的十年中，研究人员开始认识到胃肠道微生物与大脑（即肠脑轴）之间双向交流的重要性。这些 "对话 "可以改变这些器官的工作方式，并涉及一个复杂的微生物和大脑化学信号网络。

"第一作者、贝勒医学院和德克萨斯儿童医院病理学和免疫学讲师托马斯-D-霍瓦特博士说："目前，很难确定是哪些微生物物种驱动了活体生物的特定大脑改变。"在这里，我们展示了一种有价值的工具，可以研究肠道微生物与大脑之间的联系。我们的实验室方案允许在细胞和整个动物水平上对代谢物--微生物产生的化合物--进行鉴定和全面评估。

胃肠道蕴藏着丰富多样的有益微生物群落，统称为肠道微生物群。除了在维持肠道环境方面的作用外，肠道微生物对包括大脑在内的其他远距离器官的影响也日益得到认可。

"肠道微生物可以通过多种途径与大脑交流，例如产生短链脂肪酸和肽聚糖等代谢物、γ-氨基丁酸和组胺等神经递质、调节免疫系统的化合物等，"共同第一作者、南卡罗来纳医科大学再生和细胞医学助理教授梅琳达-A-恩格维克博士说。

肠道微生物群与焦虑症、肥胖症、自闭症、精神分裂症、帕金森氏症和阿尔茨海默氏症之间的联系凸显了微生物在中枢神经系统健康中所起的作用。

"贝勒大学病理学和免疫学助理教授、德克萨斯儿童医院微生物组中心詹妮弗-K-斯宾勒博士（Jennifer K. Spinler）说："动物模型在将微生物与这些基本神经过程联系起来方面发挥了至关重要的作用。"本研究的方案使研究人员能够采取措施，揭示肠脑轴在这些疾病中的具体参与及其在健康中的作用。

了解肠脑轴复杂交通系统的路线图

为了深入了解单一类型的微生物如何影响肠道和大脑，研究人员采用了一种策略，即首先在实验室培养微生物，收集它们产生的代谢物，然后利用质谱法和代谢组学对其进行分析。质谱法是一种实验室技术，可通过测定分子量来识别未知化合物，并对已知化合物进行量化。代谢组学是一种大规模研究代谢物的技术。

"恩格维克说："然后在迷你肠中研究代谢物的影响，迷你肠是人类肠道细胞的实验室模型，它保留了小肠的特性并具有生理活性。"此外，还可以在活体动物体内研究微生物的代谢物"。

"我们可以将研究范围扩大到微生物群落，"斯平勒说。"通过这种方式，我们可以研究微生物群落是如何协同工作、相互配合并影响宿主的。这一方案为研究人员提供了一个路线图，帮助他们了解肠道和大脑之间复杂的交通系统及其影响。

"Horvath说："我们能够制定出这一方案，要归功于临床医生、行为科学家、微生物学家、分子生物学科学家和代谢组学专家参与的大型跨学科合作。"我们希望，我们的方法将有助于创建有益微生物的设计群落，从而有助于维持健康的身体。当肠道和大脑之间沟通不畅导致疾病时，我们的方案还提供了一种确定潜在解决方案的方法。

这项研究成果发表在《自然-协议》（Nature Protocols）上。

(责任编辑：泉水)

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