JCI：肠道和大脑之间存在直接联系

在假期里，每次吃大餐的时候，你的胃肠道内皮细胞就会向血液中释放激素，传递给大脑“你已经饱了应该停止进食”的信号。最近，美国杜克大学的研究人员发现，肠道和神经系统之间存在一个细胞与细胞间连接，可能比激素在血液中的释放更为直接。相关研究结果发表在2015年1月2日的《Journal of Clinical Investigation》杂志。

　　

生物通报道：在假期里，每次吃大餐的时候，你的胃肠道内皮细胞就会向血液中释放激素，传递给大脑“你已经饱了应该停止进食”的信号。

最近，美国杜克大学的研究人员发现，肠道和神经系统之间存在一个细胞与细胞间连接，可能比激素在血液中的释放更为直接。

这种新系统可以改变研究人员对于“我们如何感觉已经饱了、以及这种感觉如何受胃旁路手术的影响”的理解。相关研究结果发表在2015年1月2日的《Journal of Clinical Investigation》杂志，也揭示了食源性病毒进入大脑的一种潜在新机制。延伸阅读：肠道细菌会掌控我们的思想？

杜克大学医学助理教授Diego Bohórquez说：“该研究支持这一观点，即可能真的有肠道感觉生物学。当食物接触肠壁时，大脑会实时地知道什么正在肠道中。”当他在胃肠学教授Rodger Liddle实验室从事博士后研究的时候，开展了这项研究。

几年前，Liddle的研究小组开发了一些方法来可视化分散在小鼠肠道内皮的一种细胞，这种细胞与神经元非常相似。虽然这些细胞在肠道表面有一个正常的形状，但它们下面有一个“长臂”。

Bohórquez说：“问题是，为什么应该仅释放激素的一个细胞会有一整个手臂？”这些特殊的手臂被称为“neuropods”，通过称为神经胶质的细胞（与神经元共同起作用）而得到营养，这表明当时它们可能参与了神经元电路。

在这项新研究中，研究人员更为详细地追踪了neuropods的触体，发现它们非常接近小肠和大肠中的个别神经纤维，而不是血管。他们发现，大约60%的neuropods会接触感觉神经元，从而支持一种概念，即它们可能参与了肠道感觉。

该研究小组更进一步表明，neuropods和神经元不仅彼此接触，而且它们还相互连接。在培养皿中，从大脑分离的单个感觉神经元会伸出去接触neuropod，在细胞规模上，大约有半个足球场那么远。

“对我们来说，这是一条不归路。据说，这些细胞知道如何接近神经元，”但是究竟如何做到的还不清楚。这种联系特别令人惊讶，因为没有人曾经在完全孤立于邻近细胞的情况下培养这些细胞。

Neuropods很像神经元——它们含有许多相同的信号发送接收机器，因此研究人员随后尝试用狂犬病病毒的一种缺陷版本来感染小鼠的结肠，这种病毒最初通过感染神经元而通过身体。该病毒通常用作一种实验室工具，用于可视化从一个神经元到另一个神经元的单个连接。

Bohórquez说，这是一百八十度转变，但是它做到了。在引入这种病毒一周之后，仅仅具有neuropods的细胞被感染。

杜克大学脑科学研究所成员Rodger Liddle说：“这提供了一种途径，通过这种途径，狂犬病病毒可以从肠道内腔到达神经系统。这意味着，你可能通过进食狂犬病毒而患上狂犬病。也许这是其他病毒感染神经系统所凭借的一种途径。”

这项新研究主要集中在neuropods和离肠道最近的神经元之间的联系，目前该研究小组正在追踪从肠道到大脑的整个路径。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Neuroepithelial circuit formed by innervation of sensory enteroendocrine cells
Abstract：Satiety and other core physiological functions are modulated by sensory signals arising from the surface of the gut. Luminal nutrients and bacteria stimulate epithelial biosensors called enteroendocrine cells. Despite being electrically excitable, enteroendocrine cells are generally thought to communicate indirectly with nerves through hormone secretion and not through direct cell-nerve contact. However, we recently uncovered in intestinal enteroendocrine cells a cytoplasmic process that we named neuropod. Here, we determined that neuropods provide a direct connection between enteroendocrine cells and neurons innervating the small intestine and colon. Using cell-specific transgenic mice to study neural circuits, we found that enteroendocrine cells have the necessary elements for neurotransmission, including expression of genes that encode pre-, post-, and transsynaptic proteins. This neuroepithelial circuit was reconstituted in vitro by coculturing single enteroendocrine cells with sensory neurons. We used a monosynaptic rabies virus to define the circuit’s functional connectivity in vivo and determined that delivery of this neurotropic virus into the colon lumen resulted in the infection of mucosal nerves through enteroendocrine cells. This neuroepithelial circuit can serve as both a sensory conduit for food and gut microbes to interact with the nervous system and a portal for viruses to enter the enteric and central nervous systems.