上海
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前言
提到腸道菌群，很多人首先想到的是益生菌、膳食纖維和發酵食品。
過去十多年，大量研究也確實證明，腸道微生物能夠影響食欲、代謝、免疫甚至情緒，因此“腸-腦軸”逐漸成為生命科學領域最熱門的話題之一。
但一個問題始終沒有答案：既然腸道菌群能夠影響大腦，那么大腦能否反過來直接調控腸道菌群？
2025年，《Nature Metabolism》發表的一項研究給出了令人意外的答案。研究人員發現，僅僅激活大腦中的特定神經回路，就能在2～4小時內快速改變小鼠腸道菌群組成。
而且這一過程不依賴進食，也不依賴食物種類。這意味著，腸道菌群的變化，未必總是從腸道開始。
012～4小時內發生變化，大腦能直接調控菌群
為了驗證這一猜想，研究團隊設計了一套特殊實驗。
他們利用化學遺傳學技術，精準激活或抑制小鼠下丘腦中的兩類關鍵神經元——POMC神經元和AgRP神經元。
這兩類神經元長期被認為參與食欲和能量平衡調節，因此是研究腦腸聯系的重要對象。
實驗開始后，研究人員分別在2小時和4小時兩個時間點，對十二指腸、空腸、回腸和盲腸中的菌群進行分析。
結果發現，僅僅改變這些神經元的活性，就足以讓多個腸道區域的菌群組成出現明顯變化。
▲AgRP和POMC神經元的活性調節影響腸道菌群組成。
其中，POMC神經元被激活后產生的影響最為明顯，部分菌群豐度迅速上升，部分菌群則明顯下降。
更重要的是，研究人員進一步排除了進食因素的干擾。實驗過程中，小鼠并沒有額外攝入食物，但菌群依然發生了改變。
這說明驅動變化的并不是食物，而是來自大腦的調控信號。
02飽腹信號進入大腦后，菌群開始快速重組
隨后，研究團隊又把目光投向了一種大家熟悉的代謝信號——瘦素。
瘦素是一種由脂肪組織分泌的激素，主要作用是向大腦傳遞“能量充足”的信息。研究人員直接將瘦素作用于小鼠大腦，并繼續觀察腸道菌群變化。
結果顯示，僅僅2小時后，回腸和盲腸中的菌群結構便開始發生改變；4小時后，這種變化進一步擴展到十二指腸等區域。
與此同時，研究團隊還發現了更深層的變化。
●在瘦素干預后，小鼠腸道內共有79條微生物代謝通路出現顯著變化；
●代謝組分析則發現89種代謝物中有19種發生明顯改變，其中包括多種氨基酸、維生素相關代謝產物。
這些結果表明，大腦發出的信號不僅能改變菌群組成，還會同步影響菌群的代謝活動。
03肥胖狀態下，這條腦腸通路開始失靈
研究中另一個值得關注的發現來自肥胖模型。
研究人員讓小鼠連續12周攝入高脂飲食，成功建立肥胖狀態。此時，小鼠體重、血糖以及瘦素水平明顯升高，并出現典型的瘦素抵抗。
當研究人員再次向這些肥胖小鼠大腦輸入瘦素信號時，之前在健康小鼠身上觀察到的菌群變化幾乎消失了。
▲中樞性生長素釋放肽或瘦素給藥可引起腸道菌群組成的快速變化。
進一步分析發現，健康小鼠在接受瘦素刺激后，十二指腸中的腎上腺素水平明顯升高，提示交感神經活動增強；而肥胖小鼠則沒有出現這一變化。
這說明，大腦與腸道之間存在一條快速的信息通路。
當這條通路保持正常運轉時，大腦能夠迅速影響腸道環境；而當肥胖導致信號傳遞受阻時，這種調控能力也會明顯減弱。
研究人員認為，這可能是肥胖與代謝異常持續存在的重要原因之一。
04未來調節菌群，或許不只是“吃什么”
長期以來，人們談到養菌，關注點幾乎都集中在飲食上。
這項研究則提供了一個全新的視角：腸道菌群并非只受食物影響，大腦同樣能夠在極短時間內參與調控，而且這種調控最快可在2小時內出現。
當然，這仍是一項動物實驗，目前還不能直接等同于人體結果。
但它揭示了一個重要事實：腸道菌群并不是孤立運行的生態系統，而是與神經系統保持著持續而動態的交流。
未來，隨著腦腸軸研究不斷深入，人們對腸道健康的理解或許也將發生改變。
注明參考文獻
Rapid modulation of gut microbiota composition by hypothalamic circuits in mice
Míriam Toledo, Sara Martínez-Martínez……
DOI: 10.1038/s42255-025-01280-3
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