在加拿大卢内菲尔德-塔嫩鲍姆研究所(Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute)研究肠道疾病的Daniel Drucker(未参加这项研究)指出,这项研究提出了“一组新的利用肠道细胞快速地与脑干进行通信的神经回路”。
基于一项发现肠道细胞具有突触的早前研究(Journal of Clinical Investigation, doi:10.1172/JCI78361),这些研究人员将一种表达绿色荧光蛋白的狂犬病病毒注射到小鼠的胃部中,并观察到它从肠道快速地传播到这些小鼠的脑干中。
当将来自迷走神经的神经元与感觉肠道细胞(sensory gut cell)一起培养时,这些神经元在培养皿中移动并与这些感觉肠道细胞形成突触,从而开始与它们电偶联在一起。这些感觉肠道细胞甚至分泌谷氨酸,而这些神经元在100微秒内就会摄取所分泌的谷氨酸,这一速度比眨眼还要快。向培养皿中添加糖会加快这些神经元和这些感觉肠道细胞之间的信号传递速度,这一发现提示着作为一种参与味道和气味感知的神经递质,谷氨酸可能是这一过程的关键。阻断这些肠道细胞中的谷氨酸分泌使这些信号传递嘎然而止。
抽象
人们认为大脑只能通过激素的被动释放来感知肠道刺激。这是因为在迷走神经和推定的肠上皮传感器细胞 - 肠内分泌细胞之间没有描述任何联系。然而,这些可电刺激的细胞包含上皮换能器的若干特征。使用小鼠模型,我们发现肠内分泌细胞与迷走神经元突触,通过使用谷氨酸作为神经递质,在几毫秒内转导肠腔信号。这些突触连接的肠内分泌细胞此后称为神经细胞。它们形成的神经上皮回路在一个突触中将肠腔连接到脑干,为大脑打开物理导管,以便通过突触的时间精确度和地形分辨率来感知肠道刺激。:
Melanie Maya Kaelberer1, Kelly L. Buchanan2, Marguerita E. Klein et al. A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction. Science, 21 Sep 2018, 361(6408):eaat5236, doi:10.1126/science.aat5236. http://science.sciencemag.org/content/361/6408/eaat5236
Benjamin U. Hoffman1,2, Ellen A. Lumpkin1,3, Marguerita E. Klein et al. A gut feeling. Science, 21 Sep 2018, 361(6408):1203-1204, doi:10.1126/science.aau9973. http://science.sciencemag.org/content/361/6408/1203