压力会导致肠道微生物失调,进而引发炎症,使得机体抵御感染的能力下降。

压力使人感到不适,而肠道微生物可能是罪魁祸首。一项小鼠研究提示脑暴露于压力时会关闭肠道中的特定腺体,影响肠道细菌,并波及整个免疫系统。

爱尔兰科克大学的神经科学家约翰 · 克莱恩(John Cryan)对这项研究给予了高度评价,认为它是“一个技术上的杰作”。大多数有关肠-脑关联的研究都聚焦于细菌如何影响脑,因此克莱恩很欢迎这种有关心理状态如何“自上而下”控制细菌的研究。“这是肠-脑谜团中非常酷的一部分。”他说道。该研究于2024年8月8日发表于《细胞》(Cell)杂志。

-脑密语

研究者早就知道肠道和脑之间存在“对话”。在压力下,脑会促使激素释放,从而引发肠道疾病,如炎症性肠病。同时,肠道中的一些细菌也能够释放化学信号,影响脑和行为。然而,神经细胞的沟通途径尚不完全清楚。

为深入了解这一点,德国图宾根马克斯 · 普朗克生物控制论研究所的神经科学家伊凡 · 德 · 阿拉约(Ivan de Araujo)和同事们聚焦于肠壁中的十二指肠腺(又称为布路纳氏腺)。目前人们对这些腺体了解不多,只知道它们会产生黏液,并包含许多神经元。

· 阿拉约的团队发现,切除小鼠的十二指肠腺会增加其感染风险,同时导致炎症指标升高,这类与免疫相关的化学物质或细胞具有损害组织的能力。研究团队在人类中也观察到相似的结果:从包含十二指肠腺的肠道部分切除肿瘤的人,其白细胞水平(一种炎症指标)高于从其他部位切除肿瘤的人。

管家细菌

研究者在仔细研究切除十二指肠腺的小鼠后,发现其小肠中的乳杆菌属细菌被清除了。在健康的胃肠道中,乳杆菌会刺激产生一类蛋白质,用作肠道细胞之间的“填缝剂”,使得肠内容物不进入血流,同时能够吸收特定的营养物质。“如果乳杆菌被清除,那么肠道就会‘渗漏’,不应该跨越肠壁的物质也会进入血流。”德 · 阿拉约说道。免疫系统会进一步攻击这些外来的分子,导致十二指肠腺被切除的小鼠产生炎症和疾病。

研究团队随后对十二指肠腺的神经细胞展开研究,发现这些神经细胞与迷走神经中的纤维相连接,这提示可能存在肠道和脑之间的交流通道。这些纤维直接进入了脑中的杏仁核,这一脑区与情绪和压力下的应激反应有关。

将保留有完整十二指肠腺的小鼠暴露于慢性压力下,也会产生与切除该腺体同样的效果:乳杆菌的水平下降,而炎症增加。这提示压力会关闭十二指肠腺的功能。

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迷走神经将杏仁核脑区(图中白色部分)与肠道中的十二指肠腺连接在一起

沟通路径

海法以色列理工学院的神经免疫学家阿斯亚 · 劳斯(Asya Rolls)讶异于脑、十二指肠腺、细菌和免疫系统之间的直接联系:“这种联系的特异化程度很惊人。”但她也提醒道,小鼠中的路径并不一定与人类的情况一致。

费城宾夕法尼亚大学的微生物学家和神经科学家克里斯托夫 · 泰伊斯(Christoph Thaiss)表示:“这篇论文很鼓舞人心。”理解脑和肠道间的特异通路能够进一步破解为何有些人比其他人更能抵抗压力等问题。

· 阿拉约认为这项研究能够帮助治疗与压力相关的疾病,包括炎症性肠病。他的团队目前正在研究慢性压力是否会影响婴儿的这一通路,因为婴儿通过母乳获得乳杆菌。他说:“我们对这些腺体在生命早期对正常发育和免疫反应具有重要意义这一观点感到兴奋。”

资料来源  Nature