在一項新的研究中，研究人員在小鼠中發(fā)現(xiàn)某些類型的腸道細(xì)菌激活了腸道中的神經(jīng)，從而促進(jìn)了運(yùn)動的欲望。他們揭示了這種腸道到大腦的途徑，有助于解釋為什么一些腸道細(xì)菌能促進(jìn)運(yùn)動表現(xiàn)。

　　在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員以小鼠為研究對象，發(fā)現(xiàn)某些類型的腸道細(xì)菌激活了腸道中的神經(jīng)，從而促進(jìn)了運(yùn)動的欲望。他們揭示了這種腸道到大腦的途徑，有助于解釋為什么一些腸道細(xì)菌能促進(jìn)運(yùn)動表現(xiàn)。相關(guān)研究結(jié)果于2022年12月14日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise”。

　　在這項研究中，這些作者發(fā)現(xiàn)在一大群實驗室小鼠中，跑步表現(xiàn)的差異主要歸因于表現(xiàn)較好的小鼠中存在某些腸道細(xì)菌物種。他們將這一效應(yīng)追溯到這些腸道細(xì)菌產(chǎn)生的稱為代謝物的小分子---這些代謝物刺激了腸道中的感覺神經(jīng)，從而增強(qiáng)了運(yùn)動時控制動機(jī)的大腦區(qū)域的活動。

　　論文通訊作者、賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)助理教授Christoph Thaiss博士說，“如果我們能確認(rèn)人體存在類似的途徑，它可能提供一種有效的方式來提高人們的運(yùn)動水平，以普遍改善公共健康。”

　　Thaiss及其同事們開展了這項研究，以廣泛尋找決定運(yùn)動表現(xiàn)的因素。他們記錄了遺傳多樣化小鼠的基因組序列、腸道細(xì)菌種類、血液中的代謝物以及其他數(shù)據(jù)。他們隨后測量了它們每天自主在轉(zhuǎn)輪上跑步的數(shù)量，以及它們的耐力。他們使用機(jī)器學(xué)習(xí)分析了這些數(shù)據(jù)，尋找能夠最好地解釋這些小鼠在跑步性能方面的巨大個體間差異的小鼠屬性。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，遺傳學(xué)似乎只占這些性能差異的一小部分，而腸道細(xì)菌種群的差異似乎更為重要。事實上，他們觀察到，給小鼠服用廣譜抗生素來清除它們的腸道細(xì)菌，會使它們的跑步表現(xiàn)減少一半左右。

　　最終，在賓夕法尼亞州和其他地方的十幾個獨立實驗室參與的長達(dá)數(shù)年的科學(xué)偵查工作中，這些作者發(fā)現(xiàn)，兩種與更好的跑步表現(xiàn)密切相關(guān)的細(xì)菌物種---直腸真桿菌（Eubacterium rectale）和規(guī)則糞球菌（Coprococcus eutactus），產(chǎn)生稱為脂肪酸酰胺（fatty acid amide, FAA）的代謝物。脂肪酸酰胺會刺激埋藏在腸道內(nèi)的感覺神經(jīng)表面上稱為CB1內(nèi)大麻素受體的受體，而這些感覺神經(jīng)通過脊柱連接到大腦。在運(yùn)動時，刺激這些布滿CB1受體的感覺神經(jīng)導(dǎo)致一個叫做腹側(cè)紋狀體（ventral striatum）的大腦區(qū)域中的神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺水平增加。腹側(cè)紋狀體是大腦獎勵和動機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個關(guān)鍵節(jié)點。他們得出結(jié)論，運(yùn)動期間該大腦區(qū)域的額外多巴胺通過加強(qiáng)運(yùn)動的欲望而提高了表現(xiàn)。

　　對多樣性遠(yuǎn)交系小鼠運(yùn)動表現(xiàn)的預(yù)測。圖片來自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05525-z。

　　論文共同作者、賓夕法尼亞大學(xué)文理學(xué)院生物學(xué)副教授J. Nicholas Betley博士說，“這種腸道到大腦的動機(jī)途徑可能已經(jīng)進(jìn)化到將營養(yǎng)物可用性和腸道細(xì)菌群體的狀態(tài)與從事長時間體育活動的準(zhǔn)備情況聯(lián)系起來。這一研究方向可以發(fā)展成為一個全新的運(yùn)動生理學(xué)分支。”

　　這些發(fā)現(xiàn)開辟了許多科學(xué)調(diào)查的新途徑。例如，實驗中有證據(jù)表明，表現(xiàn)較好的小鼠經(jīng)歷了更強(qiáng)烈的“跑步愉悅感”---在這種情況下通過疼痛敏感性下降來衡量，這提示著這種眾所周知的現(xiàn)象也至少部分地由腸道細(xì)菌控制。這些作者如今計劃進(jìn)一步研究，以確認(rèn)這種腸道到大腦的途徑在人類中的存在。

　　他補(bǔ)充說，除了可能提供廉價、安全、基于飲食的方法讓普通人跑步和優(yōu)化精英運(yùn)動員的表現(xiàn)之外，對這一途徑的探索還可能產(chǎn)生更容易的方法，在成癮和抑郁癥等情況下改變動機(jī)和情緒。

　　參考資料：

　　Lenka Dohnalová et al.A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise, Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05525-z.