機體神經細胞如何進化地與微生物能進行交流溝通

多種消化道疾?。ū热缛祟悋乐氐哪c道感染）都與腸道自然運動性的紊亂密切相關，微生物組在腸道有節奏的收縮過程（蠕動）中扮演著關鍵角色，同時其也是目前科學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系統細胞是如何與微生物組協作共同發揮作用的。

近日，一項刊登在國際雜志PNAS上的研究報告中，來自基爾大學等機構的科學家們就通過研究**利用淡水水螅作為模板進行研究，系統性地闡明了老化的神經元如何與細菌之間是如何進行交流溝通的，令人驚訝的是，研究者發現，神經細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的機制有關。在此基礎上，研究人員提出了一種假設，即神經系統并不僅僅會從進化剛一開始就接管感覺和運動功能，以及負責與微生物的交流。

研究人員研究了系統發育的古老淡水水螅的簡單神經網絡，這種神經網絡的功能類似于脊椎動物機體所謂的腸道神經系統，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果，首先，他們**成功在水螅神經系統中識別出了主要負責胃腔節律性收縮的特殊細胞。在對腸易激綜合征（IBS）患者的樣本進行了高通量研究后，研究人員發現了可能會誘發人類腸道蠕動紊亂的特殊基因，在此基礎上，研究人員對水螅進行了研究來尋找基因活躍的細胞，最后他們在這種古老生物的神經系統中發現了一小部分神經細胞。當阻斷了水螅中這些基因的活性后就會導致機體節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胞，由于這些基因最早是在IBS患者樣本中發現的，因此研究人員就推測，這些神經元是動物早期進化出現的中樞控制單元，其能調節機體復雜的功能。

隨后研究人員產生了第二項令人非常驚訝的結果，當對水螅單一神經細胞的詳細遺傳分析后，結果顯示，它們會利用先天性免疫系統工具會對共生細菌的密度和組成產生直接的影響，研究者已經知道，微生物組的存在或干擾或會對腸道的收縮和規律性產生重大影響，而最新研究也表明，這是一種系統性且古老的調節性系統，其中某些神經元和共生菌之間雙向交流的系統發育古老調節系統或許在其中扮演著關鍵角色。研究者Alexander Klimovich博士指出，我們的觀察揭示了神經細胞能夠感知微生物并對其反應，基于此，神經元就會使用在其他免疫系統中所發現的受體，激活的起搏細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生很大的影響。

在隨后的調查中，研究人員將小鼠和線蟲中起搏器神經元的分子工具箱與水螅中所發現的狀況進行了比較，他們發現，起搏器細胞和微生物之間的交流或許也會發生在其它生物體中，而更詳細地分析結果表明，小鼠腸道中的起搏器細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強調表示，我們認為神經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，而神經系統與微生物組之間的這種聯系有可能是在6.5億年前的水螅中**發展起來的。

相關研究或能提供強有力的證據證明神經系統的出現從一開始就與共生的微生物密切相關，因此研究人員或許需要重新思考免疫與神經系統之間的進化了，對水螅的調查研究結果表明，即使進化上最古老的神經系統也會與微生物之間相互作用，這有可能是神經細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。

如果這一假設成立的話，其或能幫助研究人員為開發治療因腸道蠕動障礙所引發的人類腸道疾病的新型療法提供新的思路和視野，因此，微生物組的狀態與腸道蠕動障礙之間的關聯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細胞在炎性腸病的發生和療法中扮演的關鍵角色，更好地理解疾病的發病機制，以及在微生物組中進行密切的干預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。