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揭示腸道神經元與大腦交流溝通從而控制機體口渴的分子機制！
點擊次數：1412 發布時間：2022-2-21
鍛煉后喝一杯水往往能幫助我們解渴，然而，雖然口渴的感覺會在喝水解渴后的幾分鐘內得到滿足，但機體補水的過程實際上需要半個小時，這種延遲的出現是因為大腦接收到信號認為在機體*補水之前就喝了水，而這是基于對腸道內滲透壓水平的檢測和分析，滲透壓代表著液體中溶解物質的濃度，包括鈉和葡萄糖。
迷走神經會對內臟滲透壓的變化產生反應。
長期以來，研究人員一直致力于研究調節機體口渴的腸腦滲透壓信號，如今研究人員發現了介導這一過程的主要感覺通路。當機體處于脫水狀態時血液中的滲透壓就會升高，從而就會引發口渴的感覺；然而，由于我們感覺到口渴和機體*補水之間存在一定的時間延遲，因此腸道必須在血液發生滲透壓改變之前就感知到這些變化，而且必須將這種信息傳遞到大腦中。
一旦攝入了食物和水，營養物質就會通過稱之為門靜脈的專門血管叢腸道被吸收到肝臟中，在這一吸收事件中，滲透壓信號也會被腸道中的感覺神經元檢測到，研究人員揭示了腸道如何將這一信息傳遞給大腦從而指示口渴和飽腹感。從腸道到大腦主要存在兩條主要的感覺途徑，即脊柱（背根神經節或DRG）和迷走神經通路，這篇研究中，研究者Ichiki利用遺傳工程化修飾的小鼠來觀察這兩條通路的神經激活模式，隨后她們系統性地監測了DRG和迷走神經元對注入到小鼠腸道中的水分、鹽分和糖類所產生的反應，并模擬了正常的營養攝入過程；結果發現，迷走神經元（并不是脊髓神經元）或會在腸道滲透壓改變時被強烈激活，實際上，不同的神經元亞群會被激活從而對不同的液體產生反應。下一個問題就是，腸道中的哪個部分會向大腦發送滲透壓信息？隨后研究人員分析了肝門管區(HPA，hepatic portal area)，其是一條貫穿于腸道的主要血管，主要負責腸道吸收大部分營養物質并將其轉運到肝臟中，研究者發現，支配HPA的特定迷走神經元確實需要攜帶滲透壓信號，而切斷通往HPA的特定迷走神經元分支后就會消除迷走神經元對滲透壓變化反應的能力。
研究人員進一步調查了是否迷走神經會直接或間接感知腸道中的滲透壓改變，結果發現，為了對腸道中的滲透壓改變做出反應，一種名為血管活性腸肽(VIP，vasoactive intestinal peptide)的特殊肽類或許會被分泌到門靜脈中，這反過來又會激活HPA區域中的迷走神經，從而就解釋了腸道如何將物理性的滲透壓改變轉化為能編碼滲透壓改變的激素信號。研究者Oka說道，我們發現了這種名為HPA-大腦軸通路的開端，而后期還需要確定所有的連接和分子機制細節信息。
未來研究中，研究人員將會分析機體中迷走神經元和已知控制口渴的大腦區域之間的關系，此前研究中，研究者Oka在大腦穹窿下器（SFO）區域識別出了所謂的口渴神經元。當動物口渴時，這些神經元就會高度活躍，而喝水能夠快速使其平靜下來；但SFO口渴神經元并不直接與任何腸道神經元相連接，因此研究人員的目的在于闡明滲透壓的改變如何與SFO口渴神經元之間進行交流溝通。
研究者Karen David說道，對于神經系統如何控制機體的基本功能，比如口渴和飽腹感，我們仍然有很多需要研究的地方；本文研究揭示了由腦計劃（BRAIN Initiative）所支持的方法被用來揭示大腦回路如何處理這種重要的感覺信息的重要性。綜上，本文研究結果表明，研究人員揭示了內臟低滲透壓或許能作為一種重要的迷走神經感覺方式，以及腸道的滲透壓改變或許會被轉化成為激素信號來通過HPA通路調節口渴的回路活性