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肠道菌群或能控制机体的运动方式

一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自加州理工学院的科学家们通过研究对“跟着直觉走”的含义进行了新的诠释,文章中,研究者发现,肠道菌群能够控制果蝇的运动,同时他们还鉴别出了参与整个过程的特殊神经元,相关研究结果或能阐明机体肠道和大脑之间的关联,尤其是能够阐明肠道菌群影响机体行为(包括运动)的分子机制。

                                      

研究者Sarkis K. Mazmanian教授表示,我们观察到不携带细菌的无菌果蝇常常会异常活跃,相比携带正常水平微生物的果蝇而言,这些果蝇会走得更快,更远,而且休息的时间也更短;文章中,研究人员调查了肠道菌群影响果蝇行为的通路;运动对于机体的一系列活动都非常重要,比如交配、寻找食物等,研究结果表明,肠道菌群或许对于动物机体的基础行为非常重要。

果蝇携带着5-20种不同的菌群,这项研究中,研究人员利用每一种细菌处理无菌果蝇,结果发现,当果蝇接触短乳杆菌时,其移动速度就会降低至正常水平,因此短乳杆菌或许就是能够恢复无菌果蝇正常行为的其中一种关键细菌。同时研究者还发现,一种名为木糖异构酶(xylose isomeraseXI)的分子对于该过程非常重要,因为短乳杆菌中存在木糖异构酶,且该酶能够分解糖类,利用木糖异构酶来处理果蝇就足以减缓其运动速度。

随后研究者发现,木糖异构酶还能够通过微调特定碳水化合物的水平来调节机体的运动,比如海藻糖等,相比没有给予木糖异构酶的果蝇而言,给予木糖异构酶的果蝇机体中海藻糖的水平较低,当利用木糖异构酶处理的果蝇表现出正常行为后,如果仅给予其海藻糖就会恢复期快速运动的模式,这就表明海藻糖或许能够逆转木糖异构酶给果蝇带来的影响。紧接着研究人员深入研究了果蝇的神经系统来观察到底哪一种细胞参与了细菌定向的运动方式,当研究人员开启产生化学章胺的神经元表达时,这种激活作用就会抵偿短乳杆菌对无菌果蝇的效应。因此,当接受细菌或木糖异构酶后运动发生减缓的果蝇就会恢复其快速走的行为,开启携带正常水平的果蝇机体中产生章胺的神经细胞的表达就会促进果蝇快速行走,然而,激活产生其它大脑化学物质的神经元或许并不会影响果蝇的运动。

研究者认为,木糖异构酶或许能监测果蝇的代谢状态,包括营养物质的水平,并且会向章胺神经元发送信号来决定其功能被开启或关闭,进而影响果蝇行为的改变。哺乳动物产生的是一种名为的去甲肾上腺素的花化学物质,其能有效控制机体的运动方式,研究者Mazmanian说道,肠道菌群或许哺乳动物运动(移动)上扮演关键角色,甚至在诸如帕金森疾病等机体运动障碍上也发挥着重要作用。

后期研究人员还需要进行更为深入的研究来观察是否细菌还能控制其它物种机体的移动方式,此外,研究人员还会深入调查木糖异构酶在这些行为发生过程中扮演的关键角色。