腸道細(xì)菌影響果蠅的運動

溫暖,保護,全面的營養(yǎng)物質(zhì)的微小的果蠅腸道是一些細(xì)菌的一個完美的棲息地。反過來,這些細(xì)菌幫助動態(tài)分解和消化食物,保持昆蟲的新陳代謝順利進行?，F(xiàn)在,加州理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)表明,腸道細(xì)菌對宿主的影響并不局限于metabolism-they也影響飛行的運動和運動。這項工作是第一個發(fā)現(xiàn)直接的分子和細(xì)胞微生物和運動之間的聯(lián)系。

Sarkis Mazmanian的工作是在實驗室完成,路易斯·b·和耐莉Soux教授微生物學(xué)和傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究所研究員。有一篇描述該研究將于10月24日在線發(fā)表于《自然》雜志上。

超過80%的我們所吃的食物被分解的microbiome-the社區(qū)生活在我們腸道的菌,或腸道。成千上萬的微生物調(diào)節(jié)水平和比例不同的營養(yǎng)分子,用于基本上所有的生物功能。Mazmanian實驗室研究腸道微生物如何影響這些過程在整個有機體和器官。

由前研究生凱瑟琳Schretter,加州理工學(xué)院的一組研究人員開始研究果蠅(果蠅)來確定,如果有的話,影響腸道微生物對一個特定的基本行為:運動。Schretter,現(xiàn)在霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的博士后學(xué)者Janelia研究校園執(zhí)行工作為她的博士論文,2018年8月,她辯護;她將在2019年正式獲得她的學(xué)位。

首先,研究人員比較了傳統(tǒng)蒼蠅與正常腸道微生物無菌蒼蠅,或缺乏任何在他們的腸道細(xì)菌。無菌蒼蠅表現(xiàn)出增加的運動,走路活躍,類似于饑餓的果蠅的行為當(dāng)他們正在尋找食物。研究團隊發(fā)現(xiàn)特定的細(xì)菌,包括短乳桿菌和大腸桿菌,蒼蠅的運動恢復(fù)到正常水平。

這兩種細(xì)菌物種產(chǎn)生一種酶,木糖異構(gòu)酶,他們使用糖代謝。研究人員發(fā)現(xiàn),木糖異構(gòu)酶是維持正常運動蒼蠅的關(guān)鍵。事實上,當(dāng)這些細(xì)菌是轉(zhuǎn)基因不會產(chǎn)生木糖異構(gòu)酶,主機蒼蠅表現(xiàn)活躍,就像蒼蠅沒有微生物。事實上,增加木糖異構(gòu)酶的酶無菌蒼蠅恢復(fù)正常的運動。

但在腸道酶如何影響飛行的汽車運動,這通常被認(rèn)為是由神經(jīng)和肌肉控制?研究小組發(fā)現(xiàn),木糖異構(gòu)酶的影響,否定了切除神經(jīng)叫章魚胺或octopaminergic神經(jīng)元的沉默(神經(jīng)元產(chǎn)生章魚胺),這表明兩者都參與了木糖異構(gòu)酶的影響運動的中介。例如,如果有太多的激活octopaminergic神經(jīng)元已知參與運動和新陳代謝飛將活躍。

盡管木糖異構(gòu)酶影響這些神經(jīng)元的確切機制仍有待確定,新的工作強烈點的存在的微生物和神經(jīng)控制運動之間的聯(lián)系。

“這并不奇怪,一種酶參與糖代謝與運動,因為代謝和運動都是最基本的覓食、交配、躲避捕食者,和其他關(guān)鍵行為。我們的工作支持此連接,”Schretter說。“這項工作說明不同器官可以對整個生物系統(tǒng)的影響。對我們來說,這是將我們的思想從關(guān)注個體器官完整,整體的看法。"

“我們知道我們所吃的食物會影響我們的行為。例如,糖給我們快速的能量爆發(fā),“Mazmanian說。“但是我認(rèn)為新陳代謝和運動之間的鏈接我們已經(jīng)顯示可能比糖更基本的高峰。我們的工作表明,腸道細(xì)菌是必要的調(diào)整的總體健康狀況的動物,它的體內(nèi)平衡。”

雖然這個發(fā)現(xiàn)是在簡單的果蠅,它表明方向做進一步的研究在更復(fù)雜的動物,如老鼠。

“有研究表明沒有微生物組的小鼠表現(xiàn)活躍,“Mazmanian說。”神經(jīng)元響應(yīng)木糖異構(gòu)酶在蒼蠅,章魚胺神經(jīng)元,不是直接發(fā)現(xiàn)哺乳動物,但是老鼠有一個類似的與章魚胺,即去甲腎上腺素。這項工作為假設(shè)和目標(biāo)在哺乳動物系統(tǒng)進行測試。另外,因為我們的實驗室研究帕金森病,患者有運動癥狀,我們非常感興趣的神經(jīng)通路連接腸道和大腦作為新藥的潛在目標(biāo)。雖然我們?nèi)匀贿h(yuǎn)離這一現(xiàn)實,目前的研究提供了概念上的支持,微生物可能在哺乳動物調(diào)節(jié)運動。”

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