《Cell》里程碑成果：突破技術限制建立腸道-大腦分子機制

腸道細胞需要告訴大腦腸道中有啥東西，但是由於技術的限制，科學家們對這種腸道-大腦之間溝通的分子機制的了解並不多。最近來自加州大學舊金山分校的研究人員分析了小鼠腸組織和組織切片中的一類關鍵的腸道感覺細胞，從而發現了是哪一些分子信號能激活所謂的嗜鉻細胞（enterochromaffin cells），以及這些細胞如何信號傳導給中樞神經系統。

這一研究成果公布在6月22日在線版Cell雜誌上。

來自愛爾蘭科克大學的神經科學家John Cryan（未參與該項研究）認為，「這真是一項一流的研究成果。它提出了一個關鍵問題，而且利用了先進的工具找到了答案。」Cryan這裡提到的關鍵問題是指：腸嗜鉻細胞的功能是什麼？ 「我們都知道這些細胞非常重要，但是卻沒有好的工具能研究它們。它們真的是一些黑匣子。」

腸嗜鉻細胞(Enterochromaffin Cell，EC)是一種腸上皮內分泌細胞，它們非常罕見，只佔不到腸上皮細胞的百分之一，但是卻負責生產90％的人體血清素，是腸道中血清素的主要來源。由此科學家們已經提出將這些細胞作為化學感測器，檢測腸腔中的分子，並作為應答，分析分泌5-羥色胺引發神經元調控的腸道蠕動，收縮和疼痛。然而具體是腸道中的哪些分子，以及血清素如何對神經元發揮作用的呢，這還是一個謎。

文章作者，加州大學舊金山分校的神經科學家David Julius說：「問題在於，血清素是否能傳遞出，與遠距離上的神經元相互作用，還是這也是一個神經元和腸嗜鉻細胞之間點對點的連接，」之前有個這樣突觸連接的先例，2015年杜克大學的研究人員發現，腸道和神經系統之間存在一個細胞與細胞間連接。這項研究支持了原有觀點，即可能真的有腸道感覺生物學。當食物接觸腸壁時，大腦會實時地知道什麼正在腸道中。腸道和大腦之間存在直接聯繫

（David Julius）

Cryan說，由於腸嗜鉻細胞很稀少，「它們在體內很難發揮作用」，因此，Julius等人採用的是一種近期研發出來的體外技術，在培養基中分析腸道組織複雜性。

研究人員分析了小鼠的腸組織，檢查了腸嗜鉻細胞電生理學，蛋白質表達，血清素分泌等。他們發現這些細胞可以表達電壓門控離子通道，而且也是電可激活的，這就是感覺細胞的標誌。

之後研究人員在30個可能腸腔化合物的篩選中，發現了幾種可以引發enterochromaffin激活的化合物：異硫氰酸烯丙酯（在芥末等芥菜植物中發現的刺激物），異戊酸（由腸道微生物產生的一種脂肪酸）以及兒茶酚胺多巴胺，腎上腺素和去甲腎上腺素。

而且研究人員也發現這些嗜鉻細胞能表達這些化合物的相關受體，促進5-羥色胺釋放的化合物誘導激活。

接下來，他們利用帶有熒游標記的腸嗜鉻細胞的小鼠腸組織樣品，分析了嗜鉻細胞與神經元的關係。研究人員發現，時常表達血清素受體的支配神經元，似乎能與腸嗜鉻細胞相互聯繫，並且腸嗜鉻細胞也能表達突觸前蛋白，而一般來說是相鄰神經元表達突觸前蛋白。

這些結果均指出這些細胞能相互交流溝通，同時研究人員發現利用去甲腎上腺素或異戊酸刺激腸上皮，會引發這些支配細胞的激活。

杜克大學胃腸病學家Rodger Liddle認為，腸嗜鉻細胞能與神經元形成突觸的這一發現「表明了其與大腦存在直接關聯」，Liddle就是之前那篇發現腸道和大腦之間存在直接聯繫的JCI文章的作者。

Liddle解釋說，這種傳輸關聯是在「幾毫秒而不是幾分鐘」內完成的，腸道-大腦的作用之一就是防止出現令人不快的物質，這個過程中快速應答就很關鍵。「如果你攝入了毒素或有害物質，那麼這些細胞就能作為化學感測器，做出應答，發出信號，誘發嘔吐或腹瀉」。

這項里程碑研究填補了一些空白，發現了關鍵的分子和機制，但未來還需要進行多方面的探索，分析大腦，腸道，以及這一希望出現問題後的作用機制。

原文標題

Enterochromaffin cells are gut chemosensors that couple to sensory neural pathways

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