食用受感染食物后呕吐的神经通路

概括： 摄入受污染的食物后，毒素会激活肠腔内壁的肠-肠细胞分泌血清素。 5-羟色胺与肠道迷走感觉神经元上的受体结合，并沿迷走神经将信号传递给背侧迷走神经复合体的神经元，导致干呕行为。

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吃了受污染的食物后呕吐的冲动是身体对清除细菌毒素的自然防御反应。 然而，当检测到细菌时，我们的大脑如何启动这种生物反应的过程仍然难以捉摸。

研究人员首次绘制了小鼠从肠道到大脑的防御反应的详细神经通路。

该研究于 11 月 1 日在该杂志上发表 细胞它可以帮助科学家为接受化疗的癌症患者开发更好的抗恶心药物。

许多食源性细菌在摄入后会在宿主体内产生毒素。 大脑在感知到它们的存在后，会引发一系列生物反应，包括呕吐和恶心，以摆脱物质并对味道或外观相同的食物产生厌恶感。

“但关于信号如何从肠道传递到大脑的细节尚不清楚，因为科学家无法在小鼠身上研究这一过程，”美国国家生物科学研究所研究论文的通讯作者高炳说。北京。 啮齿动物不能呕吐，可能是由于食道的长度和与体型相比肌张力差。

因此，科学家们一直在研究狗和猫等其他动物的呕吐，但这些动物没有得到全面的研究，因此未能揭示恶心和呕吐的机制。

Kao 和他的团队注意到，虽然老鼠不呕吐，但它们会呕吐——这意味着它们也觉得有必要在不呕吐的情况下呕吐。

研究小组发现，在接受金黄色葡萄球菌产生的一种常见细菌毒素葡萄球菌肠毒素 A (SEA) 后，小鼠会出现异常张嘴的发作。

接受 SEA 的小鼠张开嘴的角度比对照组中观察到的更宽，对照组大鼠接受盐水。 此外，在这些发作期间，经 SEA 处理的小鼠的横膈膜和腹肌同时收缩，这种模式在狗呕吐时可见。 在正常呼吸期间，动物的横膈膜和腹部肌肉交替收缩。

“干呕的神经机制与呕吐相似。在这个实验中，我们成功地建立了一个模型来研究小鼠体内毒素引起的报复，我们可以通过该模型从分子和分子层面观察大脑对毒素的防御反应。细胞水平。”

在用 SEA 治疗的小鼠中，研究小组发现肠道中的毒素通过肠腔内壁的肠嗜铬细胞激活了血清素（一种神经递质）的释放。

释放的血清素与肠道迷走感觉神经元上的受体结合，这些受体将信号沿着迷走神经从肠道传递到脑干背迷走神经复合体中的特定类型神经元——Tac1+DVC 神经元。

当 Kao 和他的团队破坏 Tac1+DVC 神经元时，与具有正常 Tac1+DVC 神经元活动的小鼠相比，经 SEA 处理的小鼠收缩较少。

此外，研究小组还研究了化疗药物是否会激活相同的神经通路，这些药物也会引起受体的恶心和呕吐等防御反应。

他们给小鼠注射了一种常见的化疗药物阿霉素。 该药物使小鼠蠕动，但当研究小组破坏 Tac1+ DVC 神经元或肠道细胞的血清素合成时，动物的干呕行为显着减少。

曹说，目前用于化疗接受者的一些抗恶心药物，如格拉司琼，通过阻断血清素受体起作用。 该研究有助于解释药物为何起作用。

“通过这项研究，我们现在可以更好地了解恶心和呕吐的分子和细胞机制，这将有助于我们开发更好的药物，”高说。

接下来，高和他的同事想要探索毒素如何影响肠道细胞。 初步研究表明，肠嗜铬细胞不能直接感知毒素的存在。 该过程可能涉及对肠道中受损细胞的复杂免疫反应。

“除了食源性细菌外，人类还会遇到许多病原体，我们的身体也配备了类似的机制来排出这些有毒物质。

“例如，咳嗽是我们身体清除冠状病毒的尝试。这是一个令人兴奋的新研究领域，研究大脑如何感知病原体的存在并启动反应以消除它们，”高说，并补充说，未来研究可能会揭示新的和更好的药物靶点，包括抗恶心药物。

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关于神经科学新闻中的这项研究

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“毒素诱导的防御反应的肠脑中枢通过 Bing Kao 等人。 细胞

概括

毒素诱导的防御反应的肠脑中枢

强调

• 由于细菌毒素和化疗药物，小鼠表现出恶心和干呕
• 识别对恶心和干呕具有分子特异性的肠脑回路
• 独特的脑干回路导致恶心和干呕
• 毒素诱导的信号传导可以通过肠道中的免疫内分泌轴突介导

概括

吃了被毒素污染的食物后，大脑会启动一系列防御反应（如恶心、干呕和呕吐）。 大脑检测摄入的毒素并协调各种防御反应的方式仍然知之甚少。

在这里，我们开发了一个基于小鼠的模型来研究由细菌毒素引起的防御反应。 使用这个模型，我们已经确定了一组分子定义的肠道和大脑回路，它们共同介导毒素诱导的防御反应。

消化道回路由以下子集组成 Htr3a+ 迷走神经感觉神经元将毒素相关信号从肠道细胞传递到 塔克1+ 背迷走神经复合体 (DVC) 中的神经元。

塔克1+ DVC 神经元分别通过头端腹侧呼吸组和外侧外侧核的发散投射来驱动类似震颤的行为和条件性风味回避。 对这些电路的操纵也会干扰化疗药物阿霉素诱导的防御反应。

这些结果表明，食物中毒和化疗会招募相似的电路单元来启动防御反应。