圖文作者：李方周，趙明來(lái)（復(fù)旦大學(xué)）
腦科學(xué)世界（brainnews團(tuán)隊(duì)）經(jīng)授權(quán)發(fā)布
一個(gè)人體內(nèi)，大約有37萬(wàn)2千億個(gè)細(xì)胞，日復(fù)一日地努力工作著?？伤麄儾⒉还陋?dú)，因?yàn)橥粫r(shí)刻，約40萬(wàn)億的細(xì)菌陪伴著他們。
圖1. 腸道內(nèi)環(huán)境，圖片源自動(dòng)漫《工作細(xì)胞》
這些細(xì)菌絕大部分分布在宿主的胃腸道，他們憑借食物消化的產(chǎn)物穩(wěn)定地定居在人體之中，形成了腸道微生物群（gut microbiota）。比人體細(xì)胞總數(shù)還要龐大的腸道微生物，非但不是身體“看不見(jiàn)的客人”，甚至還會(huì)向主人主動(dòng)“點(diǎn)餐”，以滿足自身生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。
圖2. 腸道益生菌，圖片源自動(dòng)漫《工作細(xì)胞》
2006年Turnbaugh等人的研究顯示，給無(wú)菌小鼠種植來(lái)自肥胖小鼠或相對(duì)肥胖人群的腸道微生物群導(dǎo)致了這些小鼠的體脂增高，表明腸道微生物菌群對(duì)肥胖的發(fā)展起到了重要的作用。
然而，腸道微生物如何影響營(yíng)養(yǎng)偏好或食物渴望等進(jìn)食行為，其具體的機(jī)制和通路仍不清楚。
其實(shí)，在進(jìn)行腸道微生物對(duì)進(jìn)食影響的進(jìn)一步探索之前，科學(xué)家已經(jīng)對(duì)攝食行為的神經(jīng)生物調(diào)節(jié)有了豐富的認(rèn)識(shí)。
攝食行為的神經(jīng)生物調(diào)節(jié)十分復(fù)雜，科學(xué)家將調(diào)節(jié)攝食行為的神經(jīng)通路分為“為了體內(nèi)能量平衡”的保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)（homeostatic）和“激勵(lì)過(guò)程”的非保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)（non-homeostatic）兩大類。
控制內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡的通路會(huì)對(duì)能量和其他代謝失衡做出反應(yīng)，主要參與該通路的有下丘腦和腦干核團(tuán)；非內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的通路，比如進(jìn)食的享樂(lè)主義和認(rèn)知調(diào)節(jié)，由額皮質(zhì)區(qū)、中腦邊緣系統(tǒng)和海馬體等更高級(jí)的腦區(qū)域進(jìn)行處理。若拋開(kāi)人為劃分的腦區(qū)，上述各個(gè)部位之間也能夠相互聯(lián)系，互相調(diào)節(jié)對(duì)能量狀態(tài)作出的反應(yīng)和習(xí)得的攝食行為。
除此之外，迷走神經(jīng)在起到雙向傳遞腦和胃腸道之間信息作用的同時(shí)，也通過(guò)在調(diào)節(jié)高級(jí)腦功能區(qū)時(shí)傳遞胃腸道的饑餓與飽腹信號(hào)的方式，將內(nèi)穩(wěn)態(tài)相關(guān)與非內(nèi)穩(wěn)態(tài)相關(guān)的進(jìn)食行為聯(lián)系了起來(lái)。
基于以上神經(jīng)生物對(duì)攝食行為調(diào)節(jié)通路的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，與微生物對(duì)攝食行為確有影響的發(fā)現(xiàn)，越來(lái)越多的研究開(kāi)始探究腸道微生物群與攝食行為的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)——腸道微生物群能夠調(diào)節(jié)宿主的代謝和胃口，對(duì)肥胖和進(jìn)食障礙等疾病治療的臨床轉(zhuǎn)化意義；微生物群的代謝物和細(xì)菌組分可以通過(guò)腸道飽腹途徑影響宿主食欲等等，更有許多文獻(xiàn)報(bào)道了腸道微生物菌群對(duì)特定腦區(qū)內(nèi)穩(wěn)態(tài)相關(guān)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)相關(guān)具體通路及機(jī)制的影響。
在2021年5月17日，Journal of Clinical Investigation 雜志上發(fā)表的一篇綜述：Roles for the gut microbiota in regulating neuronal feeding circuits中, 總結(jié)了目前為止“微生物-腸-腦軸”調(diào)控進(jìn)食行為的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：如產(chǎn)乳酸的腸道菌群能夠改變宿主的飲食偏好、部分腸道微生物通過(guò)改變宿主嗅覺(jué)影響宿主食物選擇、腸道微生物群的多樣性能夠調(diào)節(jié)下丘腦活性從而調(diào)節(jié)對(duì)食物的渴望等（圖3）；也有微生物的代謝能夠影響迷走神經(jīng)的興奮性，如微生物代謝產(chǎn)物能和內(nèi)分泌細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞作用改變攝食行為等（圖4）。
圖3. 腸道微生物群介導(dǎo)的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)神經(jīng)基質(zhì)的變化
圖4. 微生物代謝物影響迷走神經(jīng)活動(dòng)的擬作用位點(diǎn)
未來(lái)，為了確定微生物群、神經(jīng)通路和攝食行為這三者的關(guān)系，我們需要證明腸道微生物群對(duì)進(jìn)食相關(guān)的神經(jīng)通路產(chǎn)生影響的普適性與可重復(fù)性，并在確定神經(jīng)通路受到微生物群影響的基礎(chǔ)上，研究下游的攝食行為相對(duì)應(yīng)的改變。
上述整合式的研究，應(yīng)以對(duì)腦腸軸上微生物作用的特定信號(hào)通路及作用的特定神經(jīng)元的了解為基礎(chǔ)。這一部分知識(shí)目前仍然存在大量空白。單細(xì)胞測(cè)序最新的進(jìn)展可能成為未來(lái)研究肥胖人群腸微生物類型和其作用的神經(jīng)元亞型的著力點(diǎn)。
對(duì)特定微生物和代謝物進(jìn)行相應(yīng)的人體研究，對(duì)于評(píng)估發(fā)生在人體中的宿主-微生物相互作用及其與代謝和飲食紊亂潛在的相關(guān)性十分重要。了解腸道微生物群對(duì)穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)攝食行為的影響，可能會(huì)為食物選擇的生物學(xué)基礎(chǔ)提供新的見(jiàn)解，并在以后，或許能為肥胖和飲食失調(diào)患者的食物偏好調(diào)整提供新方法。
雖然目前腸道微生物群影響攝食行為的機(jī)制，仍有很多細(xì)節(jié)有待闡明，但腸道微生物群對(duì)飲食客觀存在的影響，仍不失為糾正不良飲食習(xí)慣的新的切入點(diǎn)。
或許下一次，當(dāng)你點(diǎn)開(kāi)外賣軟件，準(zhǔn)備下單一杯奶茶時(shí)，可以摸著小肚子問(wèn)一句，“究竟是誰(shuí)想喝奶茶呢”？
拓展閱讀：
Roles for the gut microbiota in regulating neuronal feeding circuits
文章鏈接：https://www.jci.org/articles/view/143772
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