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  • 中美学者揭示神经与肠道信号通路

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-03-22

    作者:丁佳资料来源:中国科学新闻,2018/8/2 2:8:21

    选择字号:萧中

    脑残,肠子怎么知道?

    中国和美国学者揭示神经和肠道信号通路

    ■记者丁佳

    大脑是身体的指挥中心,主导着人类的生活活动。但事实上,人体内仍有“第二个大脑”,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老化过程,一直是一个未解之谜。

    近日,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狄林(Andrew Dillin)在《《细胞》》杂志上在线发表论文,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”?

    研究人员把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、干细胞维持、寿命调节等。

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

    狄林认为有一种物质可以充当“信号士兵”。但是这个“信号员”是谁?它是如何“传递信件”给远程组织的?对此知之甚少。在以前的一些研究中,狄林和北京大学的一个研究小组都提出了一些候选物质,但它们不足以引起远端组织的应激反应。

    "为了观察信息的传递,有必要对神经细胞进行一定的刺激,使其有必要传递信息。"田野的研究小组以秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为模型,将舞蹈病致病蛋白引入其神经细胞,刺激神经细胞线粒体损伤,从而诱导肠道线粒体展开蛋白反应。

    通过基因筛选,田野等人有了新的发现。

    “旧路”新功能

    田野等人发现——Wnt信号通路,一种无脊椎动物和脊椎动物都存在的信号通路,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。"如果这种途径不正常,将会导致神经发育问题和肠癌."田爷说。

    这一成果还发现,对细胞远端组织产生非自愿线粒体应激反应的调节也依赖于两种物质的参与,即囊泡转运复合体逆转录酶和血清素。

    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,“但是我们相信它们是相关的,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研究员蔡石清在一篇评论中说:“Wnt信号通路是一种‘旧通路’,已经被更清楚地研究过了。这项工作已经发现了“旧路径”的新功能,他们还发现了神经元和肠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,这项研究也为脑肠轴机制提供了新的认识。蔡石清评论道。

    Tian Ye透露,由于人类也有保守的Wnt信号通路,他们计划在下一步探索从不同组织,特别是神经系统到高等动物肠道的信号过程。

    相关论文信息:DOI 333610.1016/J . cell . 2018 . 06 . 029

    《中国科学报》(2018-08-02第1版亮点)

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