2020年7月8日，多家科研机构联合在Nature发布了一项成果，科学家们通过对小鼠模型采用功能实验、生理追踪、转录组及16S测序等多种方法进行研究，揭示了肠脑轴依赖微生物群及特定代谢产物激活肠道外源性交感神经元的机制。
以往大量研究表明，肠道和大脑之间存在紧密的连接，这个连接系统称为肠脑轴，可调控肠道的活动、微生物的组分和宿主的饮食量，但其中的调节机制并不清楚。
该研究团队首先建立了不同生物学背景的小鼠模型，包含野生型小鼠、转基因小鼠、无菌小鼠和无特定病菌（SPF）小鼠。与SPF小鼠相比，无菌小鼠肠上皮神经节（CG-SMG）活动水平更高。将SPF小鼠的粪便转移给无菌小鼠，CG-SMG神经元活动水平恢复正常；而使用广谱抗生素耗竭肠道微生物，则CG-SMG神经元活动水平又会增加。这些结果证实，肠道菌群耗竭能引起外源性交感神经元活动水平升高(图1) 。
图1 交感神经活动水平与肠道菌群变化相关
进一步实验发现，肠道外源性交感神经元活动增强可直接导致小鼠的运动量减少。转录组及16S测序分析表明，产生短链脂肪酸的特定微生物及其代谢产物通过控制神经元转录因子cFos的表达来调节肠道交感神经元活动水平。
总的来说，本文通过对小鼠模型采用功能实验、示踪技术，追踪了小鼠神经元活动水平受菌群变化的影响，通过RiboTag RNA-seq和16S测序技术检测了实验小鼠肠道外源性神经元RNA表达量、肠道菌群丰度，找到了引发外源性神经元活动水平变化的关键肠道微生物及其代谢物，揭示了肠道微生物通过调控特定转录因子的表达，来影响交感神经元活动进而调节肠道活动、影响宿主行为的机制，这对我们在肠脑轴、肠道免疫及肠道动力学方面的研究意义重大，有望催生全新的临床疾病治疗策略。
