來(lái)源：中科院之聲

神經(jīng)系統(tǒng)是人體重要的信息收集和指揮中心，控制著體內(nèi)不同組織之間信息的交流和協(xié)調(diào)，并達(dá)到系統(tǒng)性調(diào)節(jié)機(jī)體整體的穩(wěn)態(tài)平衡的目的。所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到損傷或者感受到環(huán)境脅迫時(shí)，就會(huì)向其他組織發(fā)出信號(hào)，誘導(dǎo)相應(yīng)組織內(nèi)的應(yīng)激反應(yīng)通路，進(jìn)而修復(fù)機(jī)體的損傷或適應(yīng)環(huán)境變化。

譬如，有一類疾病叫做神經(jīng)退行性疾病，是由于神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)或功能逐漸喪失而導(dǎo)致的，其癥狀表現(xiàn)為嚴(yán)重的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)能力的退化。阿爾茲海默癥、帕金森綜合征、亨廷頓舞蹈癥等都是常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病。

許多神經(jīng)退行性疾病經(jīng)常會(huì)伴隨著大腦以及身體其他組織器官的代謝失調(diào)，包括不受控的體重逐漸下降、葡萄糖耐受異常等，而這種代謝失調(diào)可能進(jìn)一步加重神經(jīng)退行癥狀。

有研究表明，靶向恢復(fù)代謝穩(wěn)態(tài)的治療可以提高神經(jīng)退行性疾病患者的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)能力，同時(shí)還能延長(zhǎng)壽命。但是，受到損傷的神經(jīng)細(xì)胞是如何與機(jī)體內(nèi)其他組織之間交流信息并協(xié)調(diào)各自的響應(yīng)機(jī)制的還并不十分清楚。

那么，為什么大腦的異常會(huì)導(dǎo)致身體其他組織器官的代謝失調(diào)呢？神經(jīng)細(xì)胞和遠(yuǎn)端細(xì)胞是如何交流的呢？

一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞之間的交流方式通常分為四種，分別是：

接觸依賴的細(xì)胞間交流，即相鄰細(xì)胞間通過(guò)互相接觸來(lái)傳遞信號(hào)；

旁分泌，即細(xì)胞通過(guò)分泌信號(hào)分子通過(guò)細(xì)胞間隙傳遞給相鄰細(xì)胞；

突觸傳遞，即神經(jīng)元通過(guò)突觸釋放神經(jīng)遞質(zhì)將信號(hào)傳遞給靶細(xì)胞；

內(nèi)分泌，即內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素，通過(guò)血液循環(huán)運(yùn)輸給靶細(xì)胞來(lái)完成信號(hào)傳遞過(guò)程。

身體內(nèi)組織之間的交流其實(shí)是相互的，除了神經(jīng)細(xì)胞可以向腸道細(xì)胞傳遞信號(hào)之外，腸道細(xì)胞也可以通過(guò)某種方式向神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信號(hào)。例如，腸道易激綜合征患者常常會(huì)伴隨出現(xiàn)慢性焦慮和抑郁癥等。

機(jī)體的腸道中生活著各種各樣的微生物，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)腸道微生物在分解色氨酸時(shí)產(chǎn)生的代謝物可以通過(guò)影響小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)抑制大腦中的炎癥。

那么，神經(jīng)細(xì)胞和腸道細(xì)胞具體是怎么進(jìn)行有效互動(dòng)的呢？近期，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所田燁研究組與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校 Andrew Dillin 教授的一項(xiàng)合作成果給我們揭示了答案。那就是神經(jīng)細(xì)胞受到線粒體脅迫后，可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體 Retromer 介導(dǎo)的 Wnt 信號(hào)傳遞給遠(yuǎn)端的腸道細(xì)胞，并誘導(dǎo)腸道內(nèi)線粒體的應(yīng)激反應(yīng)，改變機(jī)體的代謝水平。

線粒體是細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器之一，它不僅為細(xì)胞提供能量，同時(shí)參與調(diào)控細(xì)胞的代謝和衰老的進(jìn)程，并且對(duì)神經(jīng)退行性疾病也有至關(guān)重要的影響。線粒體內(nèi)的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡直接影響了線粒體的功能。當(dāng)線粒體受到損傷時(shí)，細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)一種叫做“線粒體未折疊蛋白反應(yīng)”（UPRmt）的應(yīng)激反應(yīng)來(lái)保護(hù)線粒體和細(xì)胞。

更有意思的是，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的線粒體受到壓力脅迫時(shí)，會(huì)通過(guò)某種信號(hào)傳遞的機(jī)制將信息傳遞出去，告知機(jī)體內(nèi)其他的組織，而當(dāng)腸道細(xì)胞感受到這種信號(hào)時(shí)，會(huì)及時(shí)啟動(dòng)自身的線粒體保護(hù)機(jī)制，及時(shí)應(yīng)對(duì)并調(diào)控機(jī)體整體的代謝水平來(lái)適應(yīng)壓力脅迫。但是這種信號(hào)到底是什么，以及它是如何傳遞并且被接收的，這些問(wèn)題仍然不清楚。

科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，一種名為“五羥色胺”的神經(jīng)遞質(zhì)在這種組織間的信號(hào)傳遞中起著重要的作用，此外，兒茶酚胺類物質(zhì)，如多巴胺以及章魚胺，也被報(bào)導(dǎo)在這種由神經(jīng)系統(tǒng)向遠(yuǎn)端腸道細(xì)胞的信號(hào)傳遞過(guò)程中發(fā)揮作用。

但是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，如果直接給機(jī)體添加這些叫各種“胺”的神經(jīng)遞質(zhì)，并不能直接誘導(dǎo)相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)。那么，是不是還有其他的信號(hào)分子參與了這種組織間信號(hào)傳遞的過(guò)程呢？

遺傳發(fā)育所的田燁研究組通過(guò)遺傳篩選最終發(fā)現(xiàn)，原來(lái)，是一種名為“Wnt”的信號(hào)在里面發(fā)揮了重要作用。在神經(jīng)細(xì)胞和腸道細(xì)胞的信息傳遞過(guò)程中，Wnt 信號(hào)誘導(dǎo)了腸道細(xì)胞的線粒體的應(yīng)激反應(yīng)。這下，科研人員就發(fā)現(xiàn)了 Wnt 信號(hào)通路參與調(diào)控神經(jīng)到腸道之間的線粒體穩(wěn)態(tài)平衡這一全新的功能。

而這項(xiàng)研究也為治療阿爾茲海默癥、帕金森綜合征、亨廷頓舞蹈癥等神經(jīng)退行性疾病以及伴隨的代謝紊亂癥狀提供了新的思路。