腸道細菌向大腦發出信號抑制暴飲暴食 這一發現如何申請專利？
專利代理 發布時間：2025-07-25 22:01:06 瀏覽: 次
最近發表在《自然》期刊上的一項研究發現，微生物模式的腸道-大腦感官模式調控了進食行為。
所有生物體通過其感官來感知世界。越來越多的證據已經確定了腸道感知的神經基礎，腸道不斷地評估腸腔的刺激。小腸中的上皮神經突細胞檢測營養物質，并通過迷走神經傳遞信息，以影響實時的食欲選擇。
證據表明腸道微生物可以通過免疫信號、迷走神經通路和神經調節物質調節攝食行為。然而，一個直接的神經回路感知微生物信號來調節攝食的機制尚不清楚。迷走神經元與用肽YY (PYY) 標記的神經突觸細胞形成神經上皮回路。這些PYY-神經突觸細胞特異性地表達TLR5，而產生血清素的腸內分泌細胞則不表達。
神經突細胞和其他結腸細胞不斷暴露于可以被微生物分子模式識別的微生物中，包括鞭毛素。鞭毛素是鞭毛的結構成分，在細菌門中保持保守，并激活Toll樣受體5 (TLR5)，一種模式識別受體（PRR）。值得注意的是，喂食后生理上糞便中的鞭毛素水平會增加。
研究人員確定了一種微生物模式的腸-腦感覺模態，稱為“神經生物學感知”，它調節攝食行為。首先，使用在PYY和膽囊收縮素（CCK）啟動子下表達綠色熒光蛋白（GFP）的報告小鼠對腸上皮細胞轉錄組進行測序。結腸和遠端回腸富含PYY標記細胞，而CCK則在近端腸細胞中占主導地位。
研究團隊發現編碼微生物副產品受體的基因顯著富集，包括G蛋白偶聯受體119 (Gpr119)、G蛋白偶聯膽汁酸受體1 (Gpbar1)、游離脂肪酸受體1 (Ffar1)和Ffar2。然而，只有PYY-GFP細胞顯著富集了PRRs，其中Tlr5最為顯著。
原位雜交用于驗證PYY標記細胞中Tlr5的表達。在回腸中，共定位從24%增加到結腸遠端的57%，在結腸遠端PYY標記細胞的密度最高。接下來，敲除了小鼠PYY標記細胞中的Tlr5。在PYY標記細胞中敲除Tlr5導致小鼠食量增加（無論性別，食物攝入量增加，雌性進食時間更長）并比對照組增重更多，這獨立于經典的免疫信號（MyD88）、代謝功能障礙或炎癥。
研究人員發現，喂食小鼠的糞便中鞭毛蛋白（TLR5配體）的相對水平高于禁食小鼠，而且在敲除TLr5的小鼠中，這一反應未受影響。這表明結腸鞭毛蛋白水平與PYY標記細胞的TLr5表達無關，并且喂食與結腸鞭毛蛋白水平較高相關。此外，研究小組發現，PYY標記細胞利用TLR5來感知鞭毛蛋白，而不是其他TLR配體，例如Poly(I:C)，并通過釋放PYY傳遞這一信號。迷走神經元本身缺乏TLR5，并且對鞭毛蛋白沒有直接反應。
PYY標記的細胞被發現顯著富集于與突觸形成、信號傳導和神經傳遞相關的基因。此外，五分之一的PYY標記細胞與結腸和回腸中的外周神經元接觸。因此，研究人員使用腔內光遺傳學和頸部迷走神經的整個神經電生理記錄，結合 Intralipid 作為陽性對照，來確認這些細胞是否與迷走神經連接。
這表明標記的PYY細胞直接激活迷走神經，建立了結腸與后腦之間的直接信號回路。進一步的實驗表明，標記的PYY神經突觸細胞通過TLR5感受腔內鞭毛蛋白，并將這種微生物信號傳遞給迷走神經。接下來，該團隊研究了神經突觸細胞在鞭毛刺激下迷走神經活動是否是必要的。
阻斷神經肽Y受體2型（Y2R）或結腸迷走神經上的PYY受體，會消除對鞭毛蛋白的頸部活動。對迷走神經節的鈣成像顯示，60.6%的神經元僅對鞭毛蛋白作出反應，而27.7%的神經元對鞭毛蛋白和營養物質都作出反應，這表明存在一個獨特的神經上皮回路用于鞭毛蛋白感知，同時還有可能的營養物質整合途徑。這一發現促使人們研究鞭毛蛋白如何實時影響喂食行為。
將小鼠禁食過夜以引起饑餓，并通過灌腸給予小鼠鞭毛素或磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）。灌腸鞭毛素在同窩對照小鼠中在20分鐘內顯著減少了食量，而對敲除PYY標記細胞中TLR5的小鼠則沒有影響。
藥理抑制Y2R或TLR5防止了鞭毛蛋白引起的食欲下降，這表明鞭毛蛋白可以可逆且迅速地抑制食物攝入。最后，鞭毛蛋白灌腸也減少了無菌小鼠的食物攝入，這表明鞭毛蛋白感知足以抑制食物攝入，無論微生物信號如何。
( 樂 知 網 www.ttyyy.net - 領先的一站式知識產權服務平臺)。
關鍵詞： 申請專利 如何申請專利 ?
