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肠道细菌控制的动物运动

一项新的研究对“与肠道共存”的含义进行了新的探讨。研究结果发表在《自然》杂志上,表明肠道细菌可以控制果蝇的运动并识别参与此反应的神经元。这项研究得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的支持。

“这项研究为肠道与大脑之间的联系提供了进一步的证据,特别是概述了肠道细菌如何影响行为,包括运动,” NINDS的项目主管Margaret Sutherland博士说。

由帕萨迪纳市加州理工学院微生物学教授Sarkis K. Mazmanian博士和研究生Catherine E. Schretter领导的研究人员观察到,不含细菌的无病菌苍蝇活跃。例如,与具有正常微生物水平的果蝇相比,它们走得更快,距离更远,休息时间更短。Mazmanian博士及其团队研究了肠道细菌可能影响果蝇行为的方式。

“交配对于许多活动都很重要,例如交配和寻找食物。事实证明,肠道细菌可能对动物的基本行为至关重要。” Mazmanian博士说。

果蝇携带5至20种不同的细菌,Mazmanian博士的团队对这些细菌进行了单独的菌株处理。当苍蝇收到了短乳杆菌后,它们的运动就会减慢到正常速度。短乳杆菌是在无菌蝇中恢复正常行为的仅有的两种细菌之一。

Mazmanian博士的研究小组还发现,分子糖木糖异构酶(Xi)是一种分解糖的蛋白质,存在于短乳杆菌中,可能对该过程至关重要。分离分子并用它治疗无菌蝇就足以减慢行人的速度。

其他实验表明,Xi可以通过微调某些碳水化合物(例如海藻糖)的水平来调节运动,海藻糖是果蝇中发现的主要糖,与哺乳动物的葡萄糖相似。与未处理的无菌蝇相比,被赋予Xi的蝇的海藻糖含量更低。当表现出正常行为的经Xi处理的果蝇单独服用海藻糖后,它们又恢复了快速运动,这表明糖可以逆转Xi的作用。

接下来,研究人员调查了果蝇的神经系统,以了解哪些细胞参与了细菌指导的运动。当Mazmanian博士的研究小组打开产生化学章鱼胺的神经元时,这种激活作用抵消了短乳杆菌对无菌蝇的影响。结果,原先在接受细菌或Xi后放慢速度的果蝇恢复了其快走行为。在细菌水平正常的果蝇中打开产生章鱼胺的神经细胞也会导致它们运动更快。但是,激活产生其他大脑化学物质的神经元并不会影响果蝇的运动。

根据Mazmanian博士,Schretter及其同事的说法,习近平可能正在监视果蝇的代谢状态,包括营养水平,然后向章鱼胺神经元发出信号,告知它们是否应该打开或关闭,从而导致行为改变。

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