斑马鱼幼体的背侧视图，显示绿色标记的活跃神经元。产生下丘脑分泌素的神经元及其投射以红色显示。来源：巴克提·扎卡拉乌斯卡斯-塞特，萨瓦米法克实验室，马克斯·德尔布吕克分子医学中心
高血压和心力衰竭影响全球数百万人。然而在许多患者中，医生无法完全解释为何心脏变得僵硬且难以舒张——这种状况被称为舒张功能障碍。
马克斯·德尔布吕克分子医学中心心血管-造血相互作用研究组组长苏潘萨·萨瓦米法克博士实验室的研究人员发现了一条肠道细菌、大脑和心脏之间的直接通讯通路。该团队以斑马鱼为模型，发现某些肠道微生物利用饮食中的氨基酸色氨酸产生一种名为吲哚-3乙酸(IAA)的小分子。IAA作用于大脑中的神经元，这些神经元进而控制心脏。该研究发表在《循环研究》杂志上。
"我们惊讶于单一细菌代谢物竟能同时影响中枢神经系统、心脏和主要激素系统，"论文第一作者巴克提·扎卡拉乌斯卡斯-塞特表示，"这表明大脑可以在肠-心通讯中充当中心枢纽。"
信号从肠道到大脑的追踪
为了解肠道细菌如何可能影响心脏，研究人员聚焦于斑马鱼幼体下丘脑中一种被称为下丘脑分泌素（Hcrt）的独特神经元群。这些细胞产生的Hcrt神经肽，也称为食欲素，调节身体许多不自主功能，如睡眠和进食模式，但也调节心脏活动。当IAA水平下降时，Hcrt神经元变得过度活跃。这增加了传向心脏的交感神经信号，导致心肌僵硬，损害其正常舒张能力。
当研究人员向幼体补充IAA时，神经元活动恢复正常，心脏功能和血压得到改善，甚至肾素和血管紧张素原等相关激素也恢复到更健康的水平。
随后，他们分析了患者队列的数据——人类也拥有Hcrt神经元——发现高血压患者的IAA水平降低。值得注意的是，他们观察到性别特异性效应，高血压女性血清样本中的IAA水平显著低于男性。
对患者和预防的影响
舒张功能障碍非常普遍——高达70岁以上人群的一半存在某种程度的损害。它也是射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）的潜在功能机制，HFpEF占所有心力衰竭病例的50%以上。
扎卡拉乌斯卡斯-塞特表示，这些发现为这些患者提供了多种潜在的更好护理途径。"IAA水平可作为生物标志物，用于识别高血压或心力衰竭高风险患者。在治疗上，增强IAA产生——例如通过饮食、益生菌或补充剂——可能成为预防或治疗心血管疾病的新策略。"
她补充道，单一细菌代谢物能够影响中枢神经系统、心脏和主要激素系统，这也强调了一个更广泛的信息。"身体并非在孤立的隔间中运作。肠道健康、微生物平衡和饮食直接影响心脏功能的好坏。"研究人员需要在其他动物模型中验证这些发现，并需要进行临床研究以确定恢复IAA是否能使患者受益。
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