Nature：腸道菌群或能控制機體的運動方式！

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近日，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，來自加州理工學院的科學家們通過研究對「跟著直覺走」的含義進行了新的詮釋，文章中，研究者發現，腸道菌群能夠控制果蠅的運動，同時他們還鑒別出了參與整個過程的特殊神經元，相關研究結果或能闡明機體腸道和大腦之間的關聯，尤其是能夠闡明腸道菌群影響機體行為（包括運動）的分子機制。

圖片來源：Studiotouch/Fotolia

研究者Sarkis K. Mazmanian教授表示，我們觀察到不攜帶細菌的無菌果蠅常常會異常活躍，相比攜帶正常水準微生物的果蠅而言，這些果蠅會走得更快，更遠，而且休息的時間也更短；文章中，研究人員調查了腸道菌群影響果蠅行為的通路；運動對於機體的一系列活動都非常重要，比如交配、尋找食物等，研究結果表明，腸道菌群或許對於動物機體的基礎行為非常重要。

果蠅攜帶著5-20種不同的菌群，這項研究中，研究人員利用每一種細菌處理無菌果蠅，結果發現，當果蠅接觸短乳桿菌時，其移動速度就會降低至正常水準，因此短乳桿菌或許就是能夠恢復無菌果蠅正常行為的其中一種關鍵細菌。同時研究者還發現，一種名為木糖異構酶（xylose isomerase，XI）的分子對於該過程非常重要，因為短乳桿菌中存在木糖異構酶，且該酶能夠分解糖類，利用木糖異構酶來處理果蠅就足以減緩其運動速度。

隨後研究者發現，木糖異構酶還能夠通過微調特定碳水化合物的水準來調節機體的運動，比如海藻糖等，相比沒有給予木糖異構酶的果蠅而言，給予木糖異構酶的果蠅機體中海藻糖的水準較低，當利用木糖異構酶處理的果蠅表現出正常行為後，如果僅給予其海藻糖就會恢復期快速運動的模式，這就表明海藻糖或許能夠逆轉木糖異構酶給果蠅帶來的影響。緊接著研究人員深入研究了果蠅的神經系統來觀察到底哪一種細胞參與了細菌定向的運動方式，當研究人員開啟產生化學章胺的神經元表達時，這種激活作用就會抵償短乳桿菌對無菌果蠅的效應。因此，當接受細菌或木糖異構酶後運動發生減緩的果蠅就會恢復其快速走的行為，開啟攜帶正常水準的果蠅機體中產生章胺的神經細胞的表達就會促進果蠅快速行走，然而，激活產生其它大腦化學物質的神經元或許並不會影響果蠅的運動。

研究者認為，木糖異構酶或許能監測果蠅的代謝狀態，包括營養物質的水準，並且會向章胺神經元發送信號來決定其功能被開啟或關閉，進而影響果蠅行為的改變。哺乳動物產生的是一種名為的去甲腎上腺素的花化學物質，其能有效控制機體的運動方式，研究者Mazmanian說道，腸道菌群或許哺乳動物運動(移動)上扮演關鍵角色，甚至在諸如帕金森疾病等機體運動障礙上也發揮著重要作用。

後期研究人員還需要進行更為深入的研究來觀察是否細菌還能控制其它物種機體的移動方式，此外，研究人員還會深入調查木糖異構酶在這些行為發生過程中扮演的關鍵角色。

參考資料：

Catherine E. Schretter, Jost Vielmetter, Imre Bartos, et al. A gut microbial factor modulates locomotor behaviour in Drosophila. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0634-9

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