發(fā)布日期：2018-08-02
大腦是身體的指揮中心，支配著人類的生命活動(dòng)。但其實(shí)，人體里還存在著一個(gè)“第二大腦”，那就是腸道。
腸道可不僅僅是一個(gè)精巧的消化系統(tǒng)，已有的科學(xué)研究表明，神經(jīng)細(xì)胞與腸道之間可以相互作用，但它們之間具體如何相互作用，信號(hào)如何從一個(gè)組織傳遞到另一個(gè)組織，并系統(tǒng)調(diào)控機(jī)體整體的代謝水平和衰老進(jìn)程，一直是個(gè)未解之謎。
日前，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員田燁研究組與美國加州大學(xué)伯克利分校教授Andrew Dillin合作，在《細(xì)胞》雜志在線發(fā)表了一篇論文，揭示了一條神經(jīng)細(xì)胞到腸道細(xì)胞的線粒體應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)通路。
誰是“信號(hào)兵”？
科研人員將研究的焦點(diǎn)集中在線粒體上。這個(gè)小東西不僅是細(xì)胞能量供給的中心，也是調(diào)控衰老進(jìn)程以及影響神經(jīng)退行性疾病的重要細(xì)胞器之一。
線粒體非常“聰明”，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其受到外界刺激發(fā)生功能損傷時(shí)，會(huì)啟動(dòng)一種線粒體未折疊蛋白反應(yīng)，重建穩(wěn)態(tài)平衡。
這種反應(yīng)事關(guān)生物體的天然免疫、干細(xì)胞維持、壽命調(diào)控等重要的生理過程。
有意思的是，在多細(xì)胞的機(jī)體里，這種反應(yīng)還能在不同的組織之間傳遞，比如從神經(jīng)細(xì)胞傳遞到腸道細(xì)胞，系統(tǒng)調(diào)節(jié)整個(gè)生物體的代謝水平，共同應(yīng)對(duì)損傷。
Dillin認(rèn)為，有一種物質(zhì)在其中擔(dān)任了“信號(hào)兵”的作用。但這個(gè)“信號(hào)兵”究竟是誰，它是怎么給遠(yuǎn)端組織“送信”的？人們對(duì)此知之甚少。
在此前的一些研究中，Dillin和北京大學(xué)的一個(gè)課題組都提出了一些候選物質(zhì)，但它們均不足以引起遠(yuǎn)端組織的應(yīng)激反應(yīng)。
“為了觀察信息的傳遞，首先就需要給予神經(jīng)細(xì)胞一定的刺激，讓它有傳遞信息的必要。”田燁研究組以秀麗線蟲為模型，在其神經(jīng)細(xì)胞中引入了一種舞蹈癥致病蛋白，刺激神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的線粒體損傷，進(jìn)而誘導(dǎo)腸道內(nèi)的線粒體未折疊蛋白反應(yīng)。
通過遺傳篩選的方法，田燁等人有了新的發(fā)現(xiàn)。
“老路”的新功能
田燁等人發(fā)現(xiàn)，一條在無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中都存在的信號(hào)通路——Wnt信號(hào)通路，是完成這一過程的關(guān)鍵所在。
Wnt是一種分泌性成形素，它在動(dòng)物發(fā)育中起著重要作用。
該信號(hào)通路在物種進(jìn)化過程中高度保守，決定著細(xì)胞命運(yùn)，并參與調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)平衡和癌癥發(fā)生。“如果這條通路發(fā)生異常，就會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育問題以及腸癌。”田燁說。
這項(xiàng)成果還發(fā)現(xiàn)，跨細(xì)胞調(diào)控遠(yuǎn)端組織產(chǎn)生非自主的線粒體應(yīng)激反應(yīng)，還離不開囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體Retromer及血清素兩種物質(zhì)的參與。
一些臨床數(shù)據(jù)表明，很多患有阿爾茨海默氏癥、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的人，或多或少會(huì)同時(shí)患有代謝疾病以及腸道炎癥等疾病。
因此，這項(xiàng)成果或許能夠?yàn)橹委熒窠?jīng)退行性疾病以及伴隨的代謝紊亂癥狀提供新的治療思路。
“代謝和腸道的問題是否由神經(jīng)系統(tǒng)的病變導(dǎo)致，現(xiàn)在還沒有定論。”田燁表示，“但我們相信它們是有關(guān)聯(lián)的，這就是我們想做相關(guān)研究的原因。”
中科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員蔡時(shí)青在一篇評(píng)論文章中說：“Wnt信號(hào)通路是一條研究得較為清楚的‘老通路’，這項(xiàng)工作發(fā)現(xiàn)了‘老通路’的新功能，他們找出了神經(jīng)元—腸道組織間信號(hào)傳遞的關(guān)鍵分子。”
“線粒體未折疊蛋白反應(yīng)信號(hào)調(diào)控動(dòng)物壽命，因此他們的工作對(duì)于理解組織衰老如何影響動(dòng)物壽命也具有重要意義。大腦和腸道功能相互調(diào)控機(jī)制是目前神經(jīng)生物學(xué)前沿問題，這項(xiàng)研究也為腦腸軸機(jī)制提供了新的認(rèn)識(shí)。”蔡時(shí)青評(píng)論。
田燁透露，由于人類也存在著保守的Wnt信號(hào)通路，他們下一步打算在更高等動(dòng)物中探索不同組織尤其是神經(jīng)系統(tǒng)到腸道的信號(hào)傳遞過程。
來源：中國科學(xué)報(bào)