全球数百万人周期性或慢性受到肠道相关疾病的影响，如肠易激综合征(IBS)、胃食管反流病(GERD)和胃肠炎。因此，揭示有助于肠道健康的生理和生物过程可能具有重要价值，因为它可能有助于设计更有效的预防和治疗方法来应对这些疾病。
食物、液体和废物通过肠道的转运已知由体内各种相互作用的系统协调，包括肠道壁肌肉、胃肠道中的神经元和激素。越来越多的研究也在探索存在于消化道中的细菌和其他微生物（统称为肠道微生物组）的关键贡献。
波士顿儿童医院、哈佛医学院、北卡罗来纳大学教堂山分校和拉瓦尔大学的研究人员最近进行了一项研究，旨在更好地了解这些肠道微生物如何与控制肠道肌肉运动的特定性激素和神经细胞相互作用。
他们发表在《自然神经科学》杂志上的论文，确定了一个先前未知的机制，通过该机制肠道微生物影响外周神经系统，调节消化道的健康功能。
在NOS1+肠神经元中，雄激素受体(AR)的表达依赖于细菌和GUS活性。a-d，在使用抗生素(ABX)或载体(VEH)处理的青春期后雄性小鼠远端结肠中，AR免疫反应性。ENS中的肌间神经元由标记物ANNA-1标记。a，给予非活性重组细菌GUS（-GUS）的VEH小鼠在NOS1+肠神经元中显示AR的强表达。b，给予活性细菌GUS（+GUS）的VEH小鼠的神经元与a中的类似。c，给予非活性GUS的ABX小鼠显示AR+和NOS1+肠神经元减少。d，给予活性GUS的ABX小鼠显示NOS1+肠神经元中AR免疫反应性的恢复。比例尺，25 μm。
论文高级作者米娜克什·拉奥(Meenakshi Rao)告诉Medical Xpress："结肠是一个体内多种系统汇聚的器官，包括激素、细菌、免疫细胞和神经。为了理清这些系统如何相互作用以调节物质通过结肠的速度（即运动性），我们使用了多种方法。"
探究微生物、激素和肠道相关细胞之间的相互作用
为了探索肠道微生物、激素和神经细胞之间的相互作用，拉奥和她的同事们进行了一系列涉及小鼠的实验。研究人员使用抗生素显著减少了小鼠肠道中的微生物，抗生素已知会破坏肠道中的细菌。然后，他们在肠道微生物被耗尽后监测了动物的肠道转运并测量了称为雄激素的特定激素水平。
"我们使用免疫组织化学来寻找对睾酮等激素有反应的不同类型的神经元和非神经元细胞，使用抗生素来耗尽细菌并确定它们对激素水平和运动性的贡献，以及使用基因工程小鼠，我们可以使不同类型的细胞对睾酮无反应，以便了解哪些细胞对该信号通路最为关键，"拉奥解释道。
"当我们发现细菌对非活性激素的代谢对该通路很重要时，我们随后利用粪便元基因组中与青春期发生的生物变化来识别可能介导这种代谢的候选细菌酶。我们发现了一种能够将非活性雄激素-葡萄糖醛酸苷转化为其活性形式的酶。"
在一系列后续实验中，研究人员将他们识别出的微生物酶递送到肠道微生物组耗尽的小鼠结肠中。值得注意的是，他们发现这种酶恢复了调节肠道运动的神经细胞中的雄激素信号，这暗示了其治疗潜力。
对肠道健康基础的新见解
这项研究可能提高对肠道微生物如何促进肠道健康功能的生物机制的理解。此外，拉奥和她的同事们还发现了一个有希望的肠道相关疾病新治疗靶点，这可以在未来的研究中进一步评估。
拉奥说："长期以来，无论是从我们许多人亲身经历还是从科学文献中的广泛研究来看，抗生素都会导致消化道功能障碍已很明显，但其潜在机制一直不清楚。"
"这项工作推进了这一理解，表明器官功能的外周神经系统调节——在这种情况下，结肠的运动活动——受到细菌对性激素的代谢调节。这不仅定义了神经系统如何直接由肠道细菌调节的机制，而且还揭示了宿主体内循环的性激素水平有很大一部分依赖于这种细菌活动。"
如果在人类中得到验证，该团队的发现也可能潜在地指导临床实践，例如鼓励医生仅在真正必要时才开具抗生素处方。与此同时，拉奥和她的同事们计划继续探索肠道中的微生物如何与神经系统相互作用以影响消化健康。
拉奥补充道："我们的发现表明，在临床和兽医医学中常规使用的短期广谱抗生素可能会破坏不仅是神经功能，而且是全身的性激素信号。这也可能解释为什么患者在感染或使用抗生素后经常会出现肠易激综合征等疾病。"
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