中美学者揭示神经与肠道信号通路

■我们的记者丁佳

大脑是身体的指挥中心，支配着人类的生活活动。但事实上，人体内仍有一个“第二大脑”，即肠道。

肠道不仅是一个脆弱的消化系统。现有的科学研究表明，神经细胞和肠道可以相互作用，但它们如何相互作用，信号如何从一个组织传递到另一个组织，以及它们如何系统地调节身体的整体代谢水平和衰老过程一直是一个未解之谜。

几天前，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员田野和加州大学伯克利分校教授安德鲁·迪林在《细胞》杂志上发表了一篇在线论文，揭示了从神经细胞到肠细胞的线粒体应激反应信号通路。

谁是“信号员”？

研究人员将他们的研究集中在线粒体上。这个小东西不仅是细胞能量供应的中心，也是调节衰老过程和影响神经退行性疾病的重要细胞器之一。

线粒体非常“聪明”。科学家发现，当它们被外部刺激破坏时，它们会启动线粒体未折叠蛋白反应，以重建稳定的平衡。这种反应与重要的生理过程有关，如生物体的自然免疫、干细胞的维持和寿命的调节。

有趣的是，在多细胞生物中，这种反应也可以在不同的组织之间传递，例如神经细胞到肠细胞，从而系统地调节整个生物的代谢水平，并共同应对损伤。

迪林认为有一种物质可以充当“信号士兵”。但是这个“通信员”是谁？它是如何向远程组织“传递信件”的？对此知之甚少。在之前的一些研究中，狄林和北京大学的一个研究小组都提出了一些候选物质，但它们不足以在远端组织中引起应激反应。

为了观察信息的传递，有必要对神经细胞进行某种刺激，使其有必要传递信息田野的研究小组以秀丽隐杆线虫为模型，在其神经细胞中引入一种舞蹈病致病蛋白，刺激神经细胞中的线粒体损伤，从而诱导肠道中的线粒体未折叠蛋白反应。

通过基因筛选，田野等人有了新的发现。

“老路”的新功能

田野等人发现，Wnt信号通路是无脊椎动物和脊椎动物中存在的信号通路，是完成这一过程的关键。

Wnt是一种分泌形成因子，在动物发育中起重要作用。该信号通路在物种进化过程中高度保守，决定细胞命运，并参与调节组织稳态和癌症发生。"如果这一途径异常，将导致神经发育问题和肠癌."田野说道。

研究结果还发现，对细胞远端组织产生不自主线粒体应激反应的调节也依赖于两种物质的参与，即囊泡运输复合物逆转录酶和血清素。

一些临床数据显示，许多患有神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的人或多或少会同时患有代谢性疾病和肠道炎症。因此，这一成果可能为神经退行性疾病及其伴随的代谢紊乱的治疗提供新的治疗思路。

“代谢和肠道问题是否是由神经系统的病理变化引起的还没有确定。”田野说，“但我们认为它们是相关的，这就是为什么我们要做相关的研究。”

中国科学院神经科学研究所的研究员蔡在一篇评论中说:“Wnt信号通路是一个‘古老的通路’，已经被研究得更清楚了。这项工作发现了“旧路径”的新功能，他们还发现了神经元和肠道组织之间信号传递的关键分子。”

“线粒体未折叠蛋白反应信号调节动物寿命，因此他们的工作对于理解组织老化如何影响动物寿命也具有重要意义。脑肠功能相互调节的机制是目前神经生物学的前沿课题，该研究也为脑肠轴机制提供了新的认识。蔡听了的这番话。

田野透露，由于人类也有保守的Wnt信号通路，他们计划探索从不同组织，特别是神经系统到高等动物肠道的信号传递过程。

相关论文信息:DOI:10.1016/j.cell.2018.06.029

中国科学新闻(2018-08-02，第一版集锦)