腸神經系統通過調節微生物構成影響腸道健康

越來越多的研究表明，人體微生物本身數量比人類體細胞多，編碼的基因也比人類多。人體微生物對人類的免疫和代謝、生殖和發育、大腦和神經發育、心理和行為、疾病和健康都有影響。腸道微生物和腸道構成的「腸腦」和大腦之間構成了菌-腸-腦軸，腸腦可以影響大腦，大腦也可以影響腸腦，它們之間是雙向互通的。然而，目前對它們之間的溝通機制並不了解。

近日，來自美國MIT的Jeff Gore研究組以斑馬魚為模型，構建了腸道神經系統（ENS）發育異常的突變體，發現這些腸道神經（ENS）系統發育異常的個體的腸道炎症水平明顯增加，並且腸道中促炎細菌顯著增多，而抗炎細菌明顯減少。研究結果表明，腸道神經系統通過調節腸道菌群構成來維持腸道健康。

腸道健康取決於腸道內微生物的高度動態平衡。腸道每隔幾分鐘就會由腸神經系統（ENS）通過肌肉的收縮和鬆弛帶動腸道的蠕動，進而調節腸道內的環境。腸道微生物群落的平衡對於維持腸道健康和預防慢性炎症是至關重要的。正常的，健康的腸道微生物是適應這種動態環境的，並且這些微生物的組成可能將受到ENS的影響。為了驗證這一假設，他們使用了一種模型生物----斑馬魚。

斑馬魚是一種常見的熱帶魚，魚體型纖細，長3～4cm，有似斑馬樣的條紋而得名。斑馬魚因飼養方便、產卵量大、繁殖周期短、胚胎體外受精和發育、胚胎是透明的，目前，已成為生命科學研究重要的動物模型。經過30多年的研究應用，利用斑馬魚，可以研究生命科學的基礎問題，用於研究胚胎和組織器官發育的分子機理，還可作多種人類疾病和腫瘤的模型，用於藥物篩選和治療等。

在這個研究中，他們構建了Hirschsprung和sox10基因突變的斑馬魚，這種魚腸道神經系統無法正常發育。他們發現沒有ENS的一些突變個體表現高水平的炎症，而其他突變體有正常的腸道。通過檢測發炎和健康突變體的腸道細菌，發現發炎個體的腸道中具有過多的促炎細菌，而缺乏抗炎細菌，並能夠將炎症傳播給具有正常功能的ENS的個體。相反，他們通過施用具有代表性的抗炎細菌菌株或恢復ENS的功能來預防ENS突變體中的發生的炎症。從這些實驗，他們得出結論，ENS調節腸道微生物組成來維持腸道健康。

這個研究表明，宿主本身會通過腸神經系統來調節腸道微生物的組成，進而控制腸道的健康狀況。為人們了解腸腦的運行提供了證據，也為宿主和共生微生物之間的影響機制提供了可能的途徑。

參考資料：Rolig AS, Mittge EK, Ganz J, Troll JV, Melancon E, Wiles TJ, et al. (2017) The enteric nervous system promotes intestinal health by constraining microbiota composition. PLoS Biol 15(2): e2000689. doi:10.1371/journal.pbio.2000689

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