吃了受污染的食物后嘔吐的沖動(dòng)是身體排除細(xì)菌毒素的自然防御反應(yīng)。然而，我們的大腦在檢測到細(xì)菌后如何啟動(dòng)這種生物反應(yīng)的過程仍然難以捉摸。研究人員首次繪制出小鼠從腸道到大腦的防御反應(yīng)的詳細(xì)神經(jīng)通路。這項(xiàng)研究于 11 月 1 日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上，可以幫助科學(xué)家為接受化療的癌癥患者開發(fā)更好的抗惡心藥物。
許多食源性細(xì)菌在攝入后會(huì)在宿主體內(nèi)產(chǎn)生毒素。大腦在感知到它們的存在后，會(huì)引發(fā)一系列生物反應(yīng)，包括嘔吐和惡心，以擺脫這些物質(zhì)，并對味道或外觀相同的食物產(chǎn)生厭惡感。
“但信號(hào)如何從腸道傳遞到大腦的細(xì)節(jié)尚不清楚，因?yàn)榭茖W(xué)家無法在老鼠身上研究這一過程，”該論文的通訊作者、北京國家生物科學(xué)研究所的曹鵬說。嚙齒動(dòng)物不能嘔吐，可能是因?yàn)樗鼈兊氖车垒^長，并且與體型相比肌肉力量較弱。因此，科學(xué)家們一直在研究狗和貓等其他動(dòng)物的嘔吐物，但這些動(dòng)物的研究并不全面，因此未能揭示惡心和嘔吐的機(jī)制。
曹和他的團(tuán)隊(duì)注意到，雖然老鼠不嘔吐，但它們會(huì)干嘔——這意味著它們也會(huì)有嘔吐但不嘔吐的沖動(dòng)。研究小組發(fā)現(xiàn)，在接受金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的一種常見的細(xì)菌毒素葡萄球菌腸毒素 A (SEA) 后，小鼠會(huì)出現(xiàn)異常張嘴的情況。
接受 SEA 的小鼠張開嘴的角度比在對照組中觀察到的更寬，在對照組中，小鼠接受鹽水。此外，在這些發(fā)作期間，經(jīng) SEA 處理的小鼠的橫膈膜和腹肌同時(shí)收縮，這種模式在狗嘔吐時(shí)可見。在正常呼吸過程中，動(dòng)物的橫膈膜和腹肌交替收縮。
“干嘔的神經(jīng)機(jī)制類似于嘔吐。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們成功地建立了一個(gè)研究毒素引起的小鼠干嘔的范例，我們可以從分子和細(xì)胞上研究大腦對毒素的防御反應(yīng)。水平，”曹說。
在用 SEA 治療的小鼠中，研究小組發(fā)現(xiàn)腸道中的毒素會(huì)激活腸腔內(nèi)壁上的腸嗜鉻細(xì)胞釋放血清素(一種神經(jīng)遞質(zhì))。釋放的血清素與位于腸道的迷走神經(jīng)感覺神經(jīng)元上的受體結(jié)合，將信號(hào)沿著迷走神經(jīng)從腸道傳遞到腦干背側(cè)迷走神經(jīng)復(fù)合體中的特定類型神經(jīng)元——Tac1+DVC 神經(jīng)元。當(dāng) Cao 和他的團(tuán)隊(duì)滅活 Tac1+DVC 神經(jīng)元時(shí)，與具有正常 Tac1+DVC 神經(jīng)元活動(dòng)的小鼠相比，SEA 處理的小鼠干嘔更少。
此外，研究小組還研究了化療藥物是否會(huì)激活相同的神經(jīng)通路，這些藥物也會(huì)在受體中引起惡心和嘔吐等防御反應(yīng)。他們給小鼠注射了一種常見的化療藥物阿霉素。該藥物使小鼠干嘔，但當(dāng)研究小組滅活它們的 Tac1+ DVC 神經(jīng)元或腸嗜鉻細(xì)胞的血清素合成時(shí)，動(dòng)物的干嘔行為顯著減少。
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