《自然》:肠道中真有“第六感”

  真给科学家找到“第六感”了。

  今日,《自然》杂志发表了来自杜克大学科研团队的新论文[1],研究者们发现,肠道神经足细胞(neuropod cells)可以识别细菌鞭毛蛋白,通过迷走神经在几秒钟内将“别吃了”信号传到大脑,减少小鼠进食。

  研究者将这种前所未有的感知机制成为“神经生物感觉”(neurobiotic sense)。这套第六感可以让大脑实时接收来自肠道微生物的信号,从而调节食欲和进食行为。  

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  已经有很多研究发现,肠道和大脑密切相关,肠脑轴这一概念的出现就能说明问题。可以说,肠道就是我们的第二个大脑。

  本研究的通讯作者之一,杜克大学的 Diego Bohórquez 就对肠道的神经通路颇有研究。

  2015 年,Bohórquez 实验室在 JCI 发表论文[2],首次提出了神经足(neuropod)这个概念。这是一种在肠道内分泌细胞中发现的神秘凸起结构,它们能够与神经元形成突触样连接,构成肠道-神经的直接通路。在此之前,我们都以为肠道感觉仅由激素被动释放介导。

  后续研究发现,它们来自一种肠道内分泌细胞的特殊亚型,神经足细胞。神经足细胞具有神经样特征,能够快速将肠道内的化学信号转化为电信号,直接与迷走神经等外周神经系统相连。

  2022 年,研究团队在《自然·神经科学》杂志再次发文[3],研究者们发现,神经足细胞能够快速分辨真正的糖和代糖,并做出不同的神经通路反应,影响小鼠的糖偏好。这一信号传递速度可以达到毫秒级,是一种类似视觉或听觉的快速感知机制。

  显然,肠道具备类似神经感官的功能,能够快速识别营养成分并影响行为。

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  本次,研究者们进一步针对神经足细胞对饱腹感的影响进行了探索。

  研究者发现,神经足细胞表达经典的蛋白质激活模式识别受体 TLR5,这使得神经足细胞能够识别微生物的鞭毛蛋白。此前有研究发现,肠上皮细胞缺失 Tlr5 的小鼠会出现肥胖、代谢性炎症和自发性结肠炎。这让研究者们怀疑,摄食行为会受到微生物-肠-脑的调节。

  实验结果显示,神经足细胞通过 TLR5 识别到鞭毛细胞后,会激活刺激肽 PYY 的释放。PYY 是一种食欲调控激素,可以激活 NPY2R 迷走神经节。有研究发现它能够减少食物摄入、延缓胃排空等等,有潜在的抗肥胖功效。

  果然,给小鼠灌注鞭毛蛋白,就能够在几秒钟内观察到迷走神经的激活。让小鼠禁食过夜,灌注鞭毛蛋白会显著减少小鼠的食物摄入;但敲除小鼠神经足细胞中的 Tlr5,鞭毛蛋白就不会再起到抑制小鼠食欲的作用了。

  实验中使用的鞭毛蛋白剂量与小鼠肠道中的自然水平接近,这也意味着神经足细胞的这套“神经生物感觉”在日常食欲调节中就有发挥。

  研究者指出,实验中采用的是单一细菌物种的鞭毛蛋白,但实际鞭毛蛋白也会根据菌种存在差异,研究者猜测不同的鞭毛蛋白可能存在其他作用。

  想想真是很奇妙,神经生物感觉使得大脑能够仔细“聆听”来自肠道的微生物信息,这些信息可能像其他感官那样影响着我们对世界的理解。

  参考资料:

  [1] Liu, W.W., Reicher, N., Alway, E. et al. A gut sense for a microbial pattern regulates feeding. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09301-7

  [2] Bohórquez, D. V., Shahid, R. A., Erdmann, A., Kreger, A. M., Wang, Y., Calakos, N., Wang, F., & Liddle, R. A. (2015). Neuroepithelial circuit formed by innervation of sensory enteroendocrine cells. Journal of Clinical Investigation, 125(2), 782–786. https://doi.org/10.1172/JCI78361

  [3] Buchanan, K. L., Rupprecht, L. E., Kaelberer, M. M., Sahasrabudhe, A., Klein, M. E.,  Villalobos, J. A., Liu, W. W., ang, A., Gelman, J., Park, S., Anikeeva, P., & Bohórquez, D. V. (2022). The preference for sugar over sweetener depends on a gut sensor cell. Nature Neuroscience, 25(2), 191–200. https://doi.org/10.1038/s41593-021-00982-7 

  [4] https://medschool.duke.edu/stories/newly-discovered-sixth-sense-links-gut-microbes-brain-real-time