果蝇对细菌肽聚糖的双向感知机制：整合正负信号的环境适应策略

研究人员以果蝇为模型，揭示了细菌肽聚糖(PGN)通过激活甜味(Gr5a+)和苦味(Gr66a+)神经元通路介导双向行为响应的分子机制，发现高浓度PGN吸引而低浓度排斥的浓度依赖性特征，为理解宿主-微生物互作中的神经调控提供了新视角。

　　

在动物与微生物共生的复杂生态中，宿主如何精准识别有益或有害微生物是维持稳态的核心问题。细菌细胞壁成分肽聚糖(peptidoglycan, PGN)作为微生物的"分子名片"，既能激活免疫反应，近年更被发现可直接调控神经系统。果蝇(Drosophila melanogaster)作为模式生物，其简单的神经系统与保守的微生物感知机制，为解析这一过程提供了理想模型。法国国家科学研究中心(CNRS)和勃艮第-弗朗什孔泰大学(Université de Bourgogne Franche-Comté)的Martina Montanari、Julien Royet团队在《Journal of Insect Physiology》发表的研究，首次揭示了PGN通过双重味觉通路调控果蝇行为的精妙机制。

研究采用吻针延伸反射实验(proboscis extension reflex assay)和钙成像技术，结合Gr5a⁺/Gr66a⁺神经元特异性标记体系。实验使用野生型及转基因果蝇品系，通过比较革兰氏阴性菌(Dap-type)和阳性菌(Lys-type)PGN的效应，系统分析了浓度梯度下的行为与神经响应。

细菌PGN高浓度时吸引果蝇
研究发现200μg/ml以上的PGN能显著激活甜味受体Gr5a⁺神经元，这种效应可能源于PGN中的N-乙酰胞壁酸/N-乙酰葡糖胺二糖聚合物。钙成像显示PGN诱导的神经活动模式与蔗糖刺激相似，且依赖完整的甜味信号通路。

浓度依赖性行为转换
与高浓度时的吸引效应相反，低浓度PGN(<50μg/ml)通过苦味受体Gr66a⁺和ppk23⁺神经元触发回避行为。这种双向响应模式不同于盐或己酸的线性浓度效应，表明PGN感知存在独特的阈值调控机制。

双通路整合的生物学意义
讨论指出，PGN的双向感知使果蝇能根据微生物负荷动态调整行为：高浓度可能指示营养丰富的腐败食物，而低浓度则提示潜在致病菌。这种"双保险"机制通过整合IMD免疫通路与味觉神经环路的交叉对话实现，为理解神经-免疫系统协同进化提供了范例。

该研究突破性地证实了单一微生物分子可通过多受体系统产生相反行为输出，这种环境浓度依赖的决策机制，不仅解释了果蝇在复杂微生物环境中的生存策略，更为高等动物（包括人类）的"微生物感知"研究提供了新的理论框架。研究揭示的PGN-神经元互作模式，可能为开发针对菌群-脑轴干预策略提供分子靶点。