Nature：肠道细菌真的可以控制宿主运动！

“爱不爱运动”可能与肠道细菌有关，科学解释“跟着直觉走”是怎么回事。

　　

国立神经系统疾病和卒中研究所（NINDS）在《Nature》发表的一项新研究不仅证实了肠道细菌可以控制果蝇运动，并识别出了参与该过程的神经元。

“这项研究为肠道与大脑之间的联系提供了额外证据，特别是肠道细菌如何影响行动，包括运动，”NINDS项目主任Margaret Sutherland说。“运动对许多生命活动，比如交配和寻找食物生存等等都很重要。结果表明，肠道细菌对动物的基本行为可能非常关键。”

在加州理工大学微生物学教授Sarkis K. Mazmanian博士带领下，他的研究生Catherine E. Schretter观察到无菌果蝇极度活跃，它们行走更快，步行距离更远，比正常携菌果蝇休息时间短。

果蝇体内携带5至20多种不同细菌，Mazmanian课题组分别用单株细菌处理果蝇，当果蝇接受短乳杆菌（Lactobacillus brevis，L. brevis）时，它们的运动速度减慢到正常水平。短乳杆菌是其中一种（总共两种）能使无菌果蝇行为恢复正常的细菌。

课题组还发现，短乳杆菌用于分解糖的蛋白质，木糖异构酶（xylose isomerase，Xi）可能对这一过程至关重要，分离这种分子并用其处理无菌果蝇，就足以减慢果蝇运动速度。

此外，实验表明Xi可以通过微调某些碳水化合物（例如海藻糖）来调节运动，在果蝇体内海藻糖的地位类似于哺乳动物体内的葡萄糖。用Xi处理的果蝇比未经处理的无菌果蝇体内海藻糖水平低，再给这种果蝇补充海藻糖，它们还会表现为快速运动，换言之，海藻糖似乎可以逆转Xi对果蝇运动的影响。

接下来，研究人员仔细检查了果蝇的神经系统，观察参与“细菌-导向”运动的神经元，当科学家激活章鱼胺（octopamine）生产神经元时，短杆菌对无菌果蝇的行为影响便会消除。

总结，补充细菌或Xi后，无菌果蝇行动放缓；激活携带正常菌群果蝇的章鱼胺生产神经元会使果蝇移动速度加快。激活其他脑化学物质生产神经元并不会影响果蝇活动。研究人员还监测了果蝇的代谢状态，包括营养水平等，反复证实，无论何种情况激活或关闭章鱼胺生产神经元，都会导致果蝇行为改变。

哺乳动物不产章鱼胺，生产另外一种与之类似的化学物质，去甲肾上腺素，这种物质也能控制运动。

“肠道细菌可能也能控制哺乳动物运动，甚至在某些运动障碍情况，如帕金森等疾病中起重要作用，”Mazmanian说。

未来需要更多研究来观察其他物种运动是否也受细菌控制，特别是哺乳动物。另外，他们将进一步探讨Xi是如何参与这些行为。

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原文检索：A gut microbial factor modulates locomotor behaviour in Drosophila

（生物通：伍松）