Nature子刊：新技术助力解析肠-脑互作机制 | 热心肠日报

今天是第2583期日报。

Nature子刊：热拉制智能纤维，或可实现脑-肠互动机制解析？

Nature Biotechnology[IF:46.9]

① 开发出一种直径300微米、功能高度集成的智能电子纤维，集成了微型发光器件、热传感器、微电极、微流体通道和无线控制模块等，可应用到大脑和肠道中解析脑肠互动机制；② 通过无线方式操作，在毫秒内将信号传递到大脑，进而感知和操纵不受束缚、行为正常的老鼠中大脑和肠道的神经回路；③ 使用光遗传学刺激来自肠道的迷走神经，调节小鼠脑内的中脑边缘奖赏通路，可在未受限制的小鼠中引发奖励行为，无线控制指导摄食行为的感觉上皮细胞。

Multifunctional microelectronic fibers enable wireless modulation of gut and brain neural circuits
06-22, doi: 10.1038/s41587-023-01833-5

【主编评语】研究脑-肠互动机制可以深化我们对大脑和肠道间复杂相互作用的理解，促进相关疾病的诊断和治疗手段的发展。但是目前没有合适的植入式设备，是研究二者间互动机制的一个重大挑战。近日，麻省理工学院研究人员在Nature Biotechnology发表最新研究，利用纤维热拉技术，开发出了一种直径300微米且功能高度集成的智能电子纤维，这种纤维集成了微型发光器件、热传感器、微电极和微流体通道、无线控制模块，可应用到大脑和肠道中，解析脑肠互动机制，值得关注。（@九卿臣）

国内团队：一种肠菌可调节色氨酸衍生神经递质，或可改善青少年抑郁症

Microbiome[IF:15.5]

① 青少年抑郁症、舍曲林药物干预患者及健康青少年间肠菌存在显著差异，舍曲林治疗后可恢复粪杆菌属、罗氏菌属等物种丰度；② 将健康青少年粪菌移植给抑郁小鼠，可改善其抑郁行为，与罗氏菌属有效定植调节大脑和结肠5-HT、犬尿氨酸及喹啉酸等有关；③ 给抑郁小鼠补充肠罗斯氏菌，通过促进色氨酸羟化酶-1或-2表达，增加大脑和结肠中5-HT水平，改善小鼠抑郁行为；④ 补充肠罗斯氏菌还可保护抑郁小鼠突触丧失、维持小胶质细胞和星形胶质细胞稳态。

Microbiome and tryptophan metabolomics analysis in adolescent depression: roles of the gut microbiota in the regulation of tryptophan-derived neurotransmitters and behaviors in human and mice
06-30, doi: 10.1186/s40168-023-01589-9

【主编评语】青少年抑郁症正成为主要的公共卫生问题之一，因为它的发病率和严重功能损害及自杀的风险都在增加。近年来，多项研究发现肠道菌群和抑郁症之间有关联，但仍缺乏系统的证据。近日，南京医科大学高蓉、王军及团队在Microbiome发表最新研究，通过人群和动物试验，发现肠罗斯氏菌通过平衡色氨酸衍生的神经递质代谢，改善突触发生和维持胶质细胞稳态进而影响青少年抑郁症，值得关注。（@九卿臣）

α-突触核蛋白过表达或与帕金森病肠菌和代谢物失调有关？

Molecular Neurodegeneration[IF:15.1]

① 构建了过表达人类SNCA基因的转基因（TG）大鼠模型，年轻TG大鼠肠菌呈现渐进变化，F/B比例降低，而衰老TG大鼠乳杆菌属减少，另枝杆菌属丰度增加；② SNCA基因过表达会导致肠道α-突触核蛋白（α-syn）蛋白表达，并随年龄增长而增加；③ 老年TG大鼠肠道炎症增加，Na+电流降低，粪便和血清中琥珀酸水平升高；④ 短期抗生素干预会导致SCFAs完全流失，琥珀酸水平降低，尽管未改变肠神经系统中α-Syn表达，但在TG大鼠前脑中检测到α-Syn表达减少。

Overexpression of human alpha-Synuclein leads to dysregulated microbiome/metabolites with ageing in a rat model of Parkinson disease
07-04, doi: 10.1186/s13024-023-00628-1

【主编评语】散发性帕金森病 (PD) 遵循从外周到中枢神经系统的特定病理进展，并且可通过检测 α-突触核蛋白（α-Syn）的积累来监测这种进展。多项研究发现肠道菌群与PD进展有关，但目前对微生物组如何调节α-Syn积累尚不清楚。近日，图宾根大学研究人员在Molecular Neurodegeneration发表最新研究，通过构建过表达人类SNCA基因的转基因（TG）大鼠模型，发现与衰老同步的肠道菌群失调会导致肠道代谢物发生特定改变，但可以通过抗生素干预操纵肠道菌群，从而可能影响帕金森病的病理学，值得关注。（@九卿臣）

肠道菌群代谢物调控小鼠社交新颖性

Brain Behavior and Immunity[IF:15.1]

① 在用抗生素（ABX）清除肠道菌群的小鼠中，向侧脑室灌注短链脂肪酸（SCFAs）可破坏小鼠的社交新颖性，但不影响脑部炎症反应；② SCFAs可激活终纹床核（BNST）中表达钙/钙调素依赖性蛋白激酶II（CaMKII）的神经元，增加其突触前谷氨酸释放；③ 激活BNST中的CaMKII神经元可重现社交新颖性缺陷；④ 而沉默CaMKII神经元和药物抑制BNST中的脂肪酸氧化，可以逆转SCFAs诱导的社交新颖性的缺陷；⑤ 因此，SCFAs通过BNST中的CaMKII神经元影响社交新颖性。

Microbial metabolites regulate social novelty via CaMKII neurons in the BNST
06-29, doi: 10.1016/j.bbi.2023.06.029

【主编评语】肠道菌群可以通过其代谢产物调节社会行为。Brain Behavior and Immunity近期发表来自台湾省成功大学吴伟立团队的研究，发现肠道菌群代谢产物短链脂肪酸可通过大脑终纹床核中的特定神经元群体影响小鼠的社交新颖性。（@mildbreeze）

肠-脑轴介导纳米塑料诱导的神经毒性

Journal of Hazardous Materials[IF:13.6]

① 聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）到达小鼠海马体并引起神经元损伤，改变神经可塑性相关分子的表达，影响小鼠学习和记忆能力；② 肠-脑轴介导的昼夜节律相关通路参与了NPs的神经毒性，PS-NPs显著增加小鼠海马体中Camk2g和Adcyap1并降低Per1的mRNA表达；③ PS-NPs导致小鼠结肠组织损伤和肠道屏障破坏，引起肠道菌群失调和代谢紊乱；④ 褪黑素和益生菌均能显著减轻肠道损伤，恢复昼夜节律相关基因和神经可塑性分子的表达，且褪黑素的干预效果更强。

The gut-brain axis involved in polystyrene nanoplastics-induced neurotoxicity via reprogramming the circadian rhythm-related pathways
06-29, doi: 10.1016/j.jhazmat.2023.131949

【主编评语】全球塑料产量不断增加，导致环境中的塑料颗粒越来越多。纳米塑料可穿透血脑屏障引起神经毒性，但目前缺乏深入的机制研究和有效的保护策略。首都医科大学公共卫生学院高艾团队发表在Journal of Hazardous Materials上的研究，确定了聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）的神经毒性，发现肠-脑轴介导的海马体昼夜节律变化参与了PS-NPs的神经毒性，补充褪黑素或益生菌可以预防PS-NPs引起的神经毒性。这一成果为今后制定纳米塑料毒性防治的相关标准提供了依据和参考。（@RZN）

农药暴露影响肠脑轴 （综述）

ISME Journal[IF:11]

① 微生物群降解或解毒农药的能力影响其在环境和暴露者体内的生物利用度；② 农药对肠道菌群调节的潜在机制包括1）农药直接影响微生物代谢和生理 2）长期的农药暴露引起的耐药性 3）宿主微生物相互作用结果的间接影响；③ 农药暴露对宿主脑肠轴产生影响，改变肠道菌群环境的物理生化特性，影响肠道、脑屏障和免疫系统；④ 农药引起肠道菌群组成变化依赖于宿主物种；⑤ 关键菌群影响蜜蜂和哺乳动物体内农药暴露水平，功能分析是未来研究方向。

Pesticide exposure and the microbiota-gut-brain axis
06-16, doi: 10.1038/s41396-023-01450-9

【主编评语】农药/杀虫剂的使用在农业上越来越普遍，其对肠道菌群组成和功能的长期影响值得关注。本综述评估了杀虫剂诱导肠道菌群组成和功能变化所带来的行为改变。但是，杀虫剂的种类，暴露剂量以及实验设计的不同，限制了现有证据的比较和评估。未来需要对杀虫剂暴露所诱导肠道菌群变化，进而改变相关行为的机制等方面进一步研究。（@Bingbing）

质子泵抑制剂的使用与老年人痴呆和认知下降没有相关性

Gastroenterology[IF:29.4]

① ASPREE（阿司匹林在减少老年人事件中的作用）是一项在美国和澳大利亚进行的随机试验，纳入18934名所有种族/民族的65岁以上社区成年人；② 调查基线和近期质子泵抑制剂（PPI）和组胺-2受体拮抗剂（H2RA)的使用情况，并检测老年痴呆和认知变化；③ 基线期使用或不使用PPI与痴呆、认知受损但不痴呆（CIND）、总体认知测试分数发生变化都没有相关性；④ 使用H2RA与痴呆、CIND、总体认知测试分数发生变化也没有相关性。

ASSOCIATION OF PROTON PUMP INHIBITOR USE WITH INCIDENT DEMENTIA AND COGNITIVE DECLINE IN OLDER ADULTS: A PROSPECTIVE COHORT STUDY
06-12, doi: 10.1053/j.gastro.2023.05.052

【主编评语】Gastroenterology近期发表的文章，对ASPREE进行事后分析，发现65岁的成年人中，PPI和H2RA的使用与痴呆发生率、CIND、认知下降没有相关性。这些数据为老年人长期使用PPI的安全性提供了保证。（@章台柳）

心理因素影响胃食道反流症状

Gastroenterology[IF:29.4]

① 纳入393名患者，评估生理/心理因素中哪些与三种反流症状严重程度结果（总体严重程度、胃灼热和睡眠障碍）相关；② 传统统计方法中，一般心理功能与与三种结果显著相关，并介导儿童创伤与总反流和胃灼热严重程度之间联系；③ 机器学习分析中，一般心理变量（如抑郁症状）对总反流和睡眠障碍结果影响最大，而症状特异性变量（如内心焦虑）对胃灼热严重程度影响更大；④ 通过反流分类和统计方法，生理变量对反流症状严重程度的结果无显著影响。

Psychological processes, not physiological parameters, are most important contributors to symptom severity in patients with refractory heartburn/regurgitation symptoms
06-30, doi: 10.1053/j.gastro.2023.06.019

【主编评语】胃食管反流病（GERD）是一种慢性食道疾病，常规治疗手段为使用质子泵抑制剂来减少胃酸的产生。尽管有多种生理机制可以解释胃食管反流的发病机制，但仍有30-96%的难治性胃灼热/反流症状患者的反流参数正常但仍患病。心理胃肠病学领域的研究一致表明，在控制生理变量的同时，心理因素与食道疾病的食道症状感知显著且独立相关。Gastroenterology近期发表的研究，发现无论是一般还是症状特异性的心理过程，都会影响反流症状的严重程度。对于有难治性胃灼热/反流症状的患者，建议应在反流分类谱中常规筛查心理症状，尤其是难治性患者或表现出心理困扰水平升高的患者。（@RZN）

Nature子刊：减肥无法逆转大脑神经元损伤

Nature Metabolism[IF:20.8]

① 纳入正常体重和肥胖参与者各30名，评估灌胃葡萄糖、脂质和水对大脑神经活动和纹状体多巴胺释放以及对血浆激素和葡萄糖、饥饿评分和热量摄入的影响；② 正常参与者灌胃葡萄糖和脂质引发与特定营养物质相关的大脑神经元活动和纹状体多巴胺释放，且不依赖口感感知或偏好；③ 肥胖者对摄入营养物质的应答不敏感，大脑反应严重受损，且摄食后的大脑反应与循环激素无关；④ 经过12周的节食，即使减重10%，肥胖参与者受损的神经元反应也没有恢复。

Brain responses to nutrients are severely impaired and not reversed by weight loss in humans with obesity: a randomized crossover study
06-12, doi: 10.1038/s42255-023-00816-9

【主编评语】摄食后的营养信号在饮食行为的调节中起着非常重要的作用，这些信号能将胃肠道中的营养物质传递给大脑，并可能通过肠-脑轴促进饮食行为的调节。然而，摄食后营养信号在人类生理或肥胖发展中的作用知之甚少。Nature Metabolism上近期发表的一项临床研究，评估了灌胃水、葡萄糖和脂质对正常体重和肥胖人群大脑神经元活动和纹状体多巴胺释放的影响，并研究了饮食干预对肥胖者减重10%前后的影响。结果发现，减肥后体重易反弹可能与人体对摄入后营养信号的持续抵抗有关。（@RZN）

外侧缰核回路在控制应激性美食消耗中的关键作用

Neuron[IF:16.2]

① 神经元中缺乏Npy1r可减轻小鼠因应激和高脂肪喂养（HFDS）联合引起的肥胖效应；② 机制上，中央杏仁核NPY神经元回路中HFDS诱导的NPY上调，通过Npy1r信号传导到外侧缰核（LHb）和外侧下丘脑神经元，启动双重抑制作用，从而通过对下游腹侧的作用降低稳态饱腹感；③ LHb-Npy1r神经元确定为通过驱动美食摄入，试图克服压力以适应对慢性压力反应的关键节点。

Critical role of lateral habenula circuits in the control of stress-induced palatable food consumption
06-08, doi: 10.1016/j.neuron.2023.05.010

【主编评语】慢性压力促进美食的消耗并促进肥胖的发展，但压力诱导的进食调控机制目前尚不清楚。近日，发表在Neuron上的这篇文章，发现外侧缰核脑区Npy1r阳性神经元特异性通路可驱动小鼠摄取美食以克服慢性应激带来的压力。（@圆圈儿）

感谢本期日报的创作者：阿当，九卿臣，湖人总冠军，YANG WEI，RZN，章台柳，DM，圆圈儿