主要观点总结
本文介绍了西班牙IDIBAPS生物医学研究所的研究团队发现大脑与肠道之间存在双向交流的可能，且大脑的活动可以迅速改变肠道微生物群的组成。通过激活或抑制下丘脑神经元，可以在短时间内改变小鼠肠道菌群。研究揭示了脑肠轴双向通路，并指出瘦素等代谢激素对肠道菌群的影响及其可能的机制。这项研究为大脑与外周通讯方式提供了新的研究维度，代表了微生物代谢研究的新观点和新范式。
关键观点总结
关键观点1: 研究发现了大脑与肠道之间存在双向交流的可能。
通过激活或抑制下丘脑神经元，可以在短时间内改变小鼠肠道菌群。这一发现揭示了脑肠轴双向通路的存在。
关键观点2: 瘦素等代谢激素对肠道菌群的影响及其可能的机制被揭示。
研究指出瘦素可以显著改变各个肠段的菌群组成，并通过中枢神经系统调节肠道菌群。此外，瘦素还可能通过减少肠道微生物向大脑的信号传递来影响神经系统。
关键观点3: 该研究为大脑与外周通讯方式提供了新的研究维度。
该研究不仅揭示了微生物代谢研究的新观点和新范式，也为未来的研究提供了新的方向，有助于深入了解大脑与肠道之间的相互作用。
正文
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研究发表在《自然·代谢》杂志上。
过去的许多研究已经证明，肠道细菌衍生的多种代谢产物会进入血液，继而对包括大脑在内的远端器官产生直接影响。
在其他代谢器官（比如胃、脂肪组织、胰腺）与大脑的通讯机制中，器官分泌激素向大脑发出信号，大脑下丘脑弓状核（ARC）中的阿片黑素促皮质激素原（POMC）和刺鼠相关肽（AgRP）神经元感知和整合这些信息，继而调节食欲、能量代谢等生理过程。在此基础上，大脑还调节关键的胃肠道功能（运动性、通透性、pH值、粘液分泌、免疫反应），但是还没有证据表明大脑能够影响肠道菌群的组成。
研究人员通过化学遗传方法激活或抑制小鼠下丘脑AgRP和POMC神经元，在2小时和4小时后收集小鼠十二指肠、空肠、回肠和盲肠的肠腔内容物，并进行肠道微生物群落分析。结果显示，激活POMC神经元对十二指肠的菌群组成产生影响，抑制POMC神经元则对空肠、回肠和盲肠中的菌群组成产生影响。
研究人员利用食物感官刺激（可见可嗅但不可食用）模拟了更接近生理状态下的下丘脑神经元激活，1小时后取样分析显示肠道菌群未发生显著变化；给小鼠脑室注射代谢激素生长素释放肽和瘦素，2小时和4小时取样分析显示，生长素释放肽仅引起轻微的菌群组成变化，与AgRP神经元激活类似；瘦素则显著改变了各个肠段的菌群组成。研究人员猜想，可能是食物刺激时间较短，肠道菌群组成仅在强中枢刺激下才会发生变化。
高脂饮食诱导小鼠瘦素抵抗后，注射瘦素就不再能影响小鼠的肠道菌群，说明大脑中的功能性瘦素信号转导是驱动肠道菌群组成变化的必要条件。瘦素可以显著抑制肠道蠕动，这可能是其调节菌群组成的一个机制。
接下来，研究人员分析了瘦素影响下十二指肠微生物群落的代谢和功能特征。结果显示，氨基酸、维生素等生物合成通路富集，氨基酸相关代谢物显著增加，同时，肠道菌群产生神经活性化合物相关的基因部分表达降低。说明瘦素可能通过中枢神经系统改变了肠道菌群，减少了向大脑的信号传递。
