研究人员发现了肠道健康如何影响大脑健康的第一线索

2020-07-02 1146健康相关

研究人员发现了肠道健康如何影响大脑健康的第一线索,威尔康奈尔医学院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和脑细胞之间交流的新的细胞和分子过程。

研究背景

在过去的二十年里,科学家们观察到自身免疫性疾病和各种精神疾病之间的明显联系。例如,患有炎症性肠病(IBD)、银屑病和多发性硬化症等自身免疫性疾病的人也可能肠道微生物群枯竭,并经历焦虑、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。但肠道健康究竟如何影响大脑健康还不得而知。

研究人员发现了肠道健康如何影响大脑健康的第一线索,“我们的研究为肠道和大脑如何在分子水平上交流的机制提供了新的见解,”联合高级作者、吉尔·罗伯茨炎症性肠病研究所所长大卫·阿蒂斯博士说,弗里德曼营养和炎症中心主任,威尔康奈尔医学院的迈克尔·科尔斯免疫学教授。”目前还没有人知道IBD和其他慢性胃肠道疾病是如何影响行为和心理健康的。我们的研究是了解全局的新方法的开始。”

研究内容

在10月23日发表在《自然》杂志上的这项研究中,研究人员利用老鼠模型来了解肠道微生物群耗尽时大脑细胞发生的变化。第一作者,Jill Roberts炎症性肠病研究所的博士后助理Coco Chu博士领导了一个多学科研究团队,该团队来自威尔康奈尔医学院、康奈尔伊萨卡校区、博伊斯-汤普森研究所、麻省理工学院博德研究所和哈佛大学,诺思韦尔健康公司在行为学、先进的基因测序技术和细胞内小分子分析方面拥有专业知识。

用抗生素治疗以减少其微生物数量的小鼠,或培育成无菌的小鼠,发现威胁危险不再存在的能力显著降低。为了了解这一结果的分子基础,科学家们对大脑中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重塑大脑细胞学习过程中的连接方式中起到了作用。在健康小鼠的小胶质细胞中未发现这些变化。

“小胶质细胞基因表达的变化可能会破坏突触的修剪,即脑细胞之间的连接,干扰正常形成新的连接,而这些新的连接应该是通过学习产生的,”联合首席研究员、费尔家族大脑与精神研究所的神经科学副教授康纳·利斯顿博士说威尔康奈尔医学院精神病学副教授。

研究小组还研究了无菌小鼠大脑中的化学变化,发现与精神分裂症和自闭症等人类神经精神疾病相关的几种代谢物的浓度发生了变化。”博伊斯·汤普森研究所和康奈尔大学伊萨卡分校化学和化学生物学系教授弗兰克·施罗德博士说:“大脑化学本质上决定了我们对环境的感受和反应,而且越来越多的证据表明,来自肠道微生物的化学物质起着重要作用。”。

接下来,研究人员试图通过恢复老鼠出生后不同年龄段的肠道微生物群来扭转小鼠的学习问题。”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,但前提是我们在出生后立即进行干预,这表明肠道微生物群信号在生命早期就需要。”这是一个有趣的发现,因为许多与自身免疫性疾病相关的精神疾病都与早期大脑发育过程中的问题有关。”

研究人员发现了肠道健康如何影响大脑健康的第一线索

“肠-脑轴影响着每一个人,影响着他们生活的每一天,”阿蒂斯博士说我们开始了解肠道如何影响各种疾病,如自闭症、帕金森氏症、创伤后应激障碍和抑郁症。对这一机制的研究提供了一个新的认识。”

利斯顿博士说:“我们还不知道,但在未来,有可能找到有希望的靶点,这些靶点将来可能被用来治疗人类。”这是我们今后需要测试的内容。”

引用

Weill Cornell Medicine. "Gut instincts: Researchers discover first clues on how gut health influences brain health." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 October 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191023172106.htm.

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