機體神經(jīng)細(xì)胞如何進化地與微生物能進行交流溝通

多種消化道疾病（比如人類嚴(yán)重的腸道感染）都與腸道自然運動性的紊亂密切相關(guān)，微生物組在腸道有節(jié)奏的收縮過程（蠕動）中扮演著關(guān)鍵角色，同時其也是目前科學(xué)家們最深入研究的一項課題，目前研究人員并不清楚這些收縮過程是如何被控制的，以及扮演起搏器的神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞是如何與微生物組協(xié)作共同發(fā)揮作用的。

近日，一項刊登在國際雜志PNAS上的研究報告中，來自基爾大學(xué)等機構(gòu)的科學(xué)家們就通過研究**利用淡水水螅作為模板進行研究，系統(tǒng)性地闡明了老化的神經(jīng)元如何與細(xì)菌之間是如何進行交流溝通的，令人驚訝的是，研究者發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細(xì)胞能通過免疫受體與微生物之間相互交流，而這在某種程度上與免疫系統(tǒng)的機制有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，研究人員提出了一種假設(shè)，即神經(jīng)系統(tǒng)并不僅僅會從進化剛一開始就接管感覺和運動功能，以及負(fù)責(zé)與微生物的交流。

研究人員研究了系統(tǒng)發(fā)育的古老淡水水螅的簡單神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能類似于脊椎動物機體所謂的腸道神經(jīng)系統(tǒng)，其能控制消化道的運動，隨后研究者提出了兩項重要的觀察結(jié)果，首先，他們**成功在水螅神經(jīng)系統(tǒng)中識別出了主要負(fù)責(zé)胃腔節(jié)律性收縮的特殊細(xì)胞。在對腸易激綜合征（IBS）患者的樣本進行了高通量研究后，研究人員發(fā)現(xiàn)了可能會誘發(fā)人類腸道蠕動紊亂的特殊基因，在此基礎(chǔ)上，研究人員對水螅進行了研究來尋找基因活躍的細(xì)胞，最后他們在這種古老生物的神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一小部分神經(jīng)細(xì)胞。當(dāng)阻斷了水螅中這些基因的活性后就會導(dǎo)致機體節(jié)律性收縮的急劇下降，于是研究者就表示，這些的確控制蠕動的起搏細(xì)胞，由于這些基因最早是在IBS患者樣本中發(fā)現(xiàn)的，因此研究人員就推測，這些神經(jīng)元是動物早期進化出現(xiàn)的中樞控制單元，其能調(diào)節(jié)機體復(fù)雜的功能。

隨后研究人員產(chǎn)生了第二項令人非常驚訝的結(jié)果，當(dāng)對水螅單一神經(jīng)細(xì)胞的詳細(xì)遺傳分析后，結(jié)果顯示，它們會利用先天性免疫系統(tǒng)工具會對共生細(xì)菌的密度和組成產(chǎn)生直接的影響，研究者已經(jīng)知道，微生物組的存在或干擾或會對腸道的收縮和規(guī)律性產(chǎn)生重大影響，而最新研究也表明，這是一種系統(tǒng)性且古老的調(diào)節(jié)性系統(tǒng)，其中某些神經(jīng)元和共生菌之間雙向交流的系統(tǒng)發(fā)育古老調(diào)節(jié)系統(tǒng)或許在其中扮演著關(guān)鍵角色。研究者Alexander Klimovich博士指出，我們的觀察揭示了神經(jīng)細(xì)胞能夠感知微生物并對其反應(yīng)，基于此，神經(jīng)元就會使用在其他免疫系統(tǒng)中所發(fā)現(xiàn)的受體，激活的起搏細(xì)胞就會釋放出諸如抗菌肽等特定分子，隨后就會對特殊微生物的存在或不存在產(chǎn)生很大的影響。

在隨后的調(diào)查中，研究人員將小鼠和線蟲中起搏器神經(jīng)元的分子工具箱與水螅中所發(fā)現(xiàn)的狀況進行了比較，他們發(fā)現(xiàn)，起搏器細(xì)胞和微生物之間的交流或許也會發(fā)生在其它生物體中，而更詳細(xì)地分析結(jié)果表明，小鼠腸道中的起搏器細(xì)胞似乎也擁有能以相同方式與微生物交流溝通的免疫受體。研究者Klimovich強調(diào)表示，我們認(rèn)為神經(jīng)元與微生物之間通過免疫受體的相互交流是一種進化上高度保守的基本原則，而神經(jīng)系統(tǒng)與微生物組之間的這種聯(lián)系有可能是在6.5億年前的水螅中**發(fā)展起來的。

相關(guān)研究或能提供強有力的證據(jù)證明神經(jīng)系統(tǒng)的出現(xiàn)從一開始就與共生的微生物密切相關(guān)，因此研究人員或許需要重新思考免疫與神經(jīng)系統(tǒng)之間的進化了，對水螅的調(diào)查研究結(jié)果表明，即使進化上最古老的神經(jīng)系統(tǒng)也會與微生物之間相互作用，這有可能是神經(jīng)細(xì)胞的進化是為了能與對機體非常重要的微生物進行相互交流。

如果這一假設(shè)成立的話，其或能幫助研究人員為開發(fā)治療因腸道蠕動障礙所引發(fā)的人類腸道疾病的新型療法提供新的思路和視野，因此，微生物組的狀態(tài)與腸道蠕動障礙之間的關(guān)聯(lián)性很有可能存在于人類身上，未來研究人員還需要進行更為深入的研究來揭示神經(jīng)細(xì)胞在炎性腸病的發(fā)生和療法中扮演的關(guān)鍵角色，更好地理解疾病的發(fā)病機制，以及在微生物組中進行密切的干預(yù)治療或有望促進健康的腸道運動，從而就能幫助治療慢性腸道疾病。