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[转载]肠道细菌产生的神经递质调节宿主的感觉行为
niuneat 2020-6-28 13:36
谷禾健康 近日,美国布兰代斯大学Piali Sengupta和Michael P. O’Donnell研究小组发现,肠道细菌产生的神经递质调节宿主的感觉行为(DOI:10.1038/s41586-020-2395-5)。相关论文于2020年6月17日在线发表在《自然》杂志上。该研究结果表明,肠道细菌产生的神经递质模拟了同源宿主分子的功能从而越过宿主调控感觉决定,这促进了宿主和微生物的适应性。 动物与包括微生物在内的多种生物体存在互惠共生关系。过去认为一些细菌产生的具有生物活性的神经递质可以调节其宿主的神经系统的活动和行为。然而这种“微生物-脑”的信号传输机制和它的生理相关性在很大程度上是未知的。在这篇文章中,研究人员通过使用 秀丽隐杆线虫 为模式生物,结果显示在肠道内定居共生菌普罗维登斯细菌产生的神经调节剂酪胺,绕过了宿主酪胺生物合成的要求并操纵了宿主的感觉行为。细菌产生的酪胺大概率被宿主酪胺β羟化酶转化为章鱼胺。反过来,章鱼胺靶向ASH伤害感受神经元上的OCTR-1章鱼胺受体以调节厌恶性嗅觉反应。研究人员确定了普罗维登斯细菌酪胺生物合成所需的基因,并表明这些基因对于调节宿主行为是必需的。而在 普罗维登斯菌 的定殖实验中发现,秀丽隐杆线虫在进行食物选择时,优先选择这类细菌,这种选择偏好性需要细菌产生的酪胺和宿主章鱼胺信号。结果表明,肠道细菌产生的神经递质模仿宿主同源分子的功能,以超越宿主对感觉决定的控制,从而促进宿主和微生物的适应性。 秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C. elegans)是一种无毒无害、可以独立生存的线虫。其个体小,成体仅1.5mm长,为雌雄同体(hermaphrodites),在20℃下平均生活史为3.5天,平均繁殖力为300-350个。自1965年起,科学家Sydney Brenner利用线虫作为分子生物学和发育生物学研究领域的模式生物。进入21世纪以来,已经有六位科学家利用秀丽隐杆线虫为实验材料解开了生命科学领域的重大秘密而获得了诺贝尔奖。2013年12月17日,据国外媒体报道,科学家认为,如果延长蠕虫生命的科学应用到人类身上,人类活到500岁将不只是梦想。秀丽隐杆线虫的两个基因通路,使通过遗传相互作用进行抗衰老治疗的成为可能。 背景 肠道定植细菌和宿主神经系统之间的化学沟通的调节途径大部分还是未知的。秀丽隐杆线虫是近年来出现的一种研究宿主-微生物化学沟通的强大实验系统。野外线虫的主要食物来源于其肠道内定殖的不同的致病菌和非致病菌菌群。接触致病菌会改变秀丽隐杆线虫的嗅觉行为,但肠道内的共生菌是否也能调节宿主行为还不清楚。 实验设计 线虫的制备: 所有的实验都使用的雌雄同体的秀丽隐杆线虫,所有应用于线虫的菌株都保持在在NGM平板上20℃条件下。分别以10 ng/μl注射SRV-11p::octR-1(PMOD110)和SRG-47p::ocTR-1(PMOD111)质粒。以20 ng/μl注射tbh-1p::tbh-1a::sL2::mCherry(PMOD115)质粒。以30 ng/μl注射UNC-122p::mCherry共注射标记,获得转基因菌株。接着将线虫培养在NGM平板上,以获得不同细菌型或基因型的线虫。 主要的实验: 长时程趋化实验和短时程趋化实验分别用于分析线虫对食物和环境选择的偏好性。响应1-辛醇和2-壬酮的SOS分析用于测定其对100%1-辛醇和100%2-壬酮的反应。肠道细菌细胞的量化、定量测定肠道菌落形成单位、荧光强度测量反应了细菌的变化趋势。通过细菌宏基因组测序得到的组装序列,使用普罗维登斯菌株JUb39 的TyrDC和adcA基因序列blastp比对至Nr数据库初始筛选,然后以粪肠球菌TyrDC和线虫tdc-1基因组序列作为tblastn搜索查询序列,最后使用从这些tblastn查询得到的氨基酸序列构建最终的系统发育树。Metaboseek MS分析软件分析高效液相色谱质谱法数据,并集成代谢网络分析。所有的统计分析都是在原始的、非归一化的数据上进行的。 主要结果: 1肠道细菌改变宿主嗅觉行为。普罗维登斯菌定殖于秀丽隐杆线虫肠道内,定植程度与对辛醇的回避行为正相关。 注:以下的辛醇调节表示为对辛醇的回避行为减少的现象 a. 在长时程趋化实验分析中,秀丽隐杆线虫与这些指定的细菌菌株共培养,对一组有吸引力的挥发性气味表现出强烈的吸引力。纵坐标的chemotaxis index表示趋化指数,在辛醇(1-octanol)和壬酮(2-nonanone)的实验中,与在大肠杆菌OP50菌株共培养的线虫相比,与 普罗维登斯 JUb39菌株共培养导致线虫对辛醇的回避行为减少,但对壬酮的回避行为不减少。 b.c. Modulation index表示线虫对100%辛醇的调节指数。Dead指用庆大霉素预处理过的细菌。PYb007指从堆肥中的线虫中分离出来的与普罗维登斯JUb39菌株有较远亲缘关系的 Providencia Rettgeri菌株。灰色虚线指在辛醇环境下生长的线虫与在不同环境下独立生长的线虫的对照。正值表示辛醇回避减少。使用庆大霉素预处理过JUb39菌株喂食线虫可以消除辛醇调节。而线虫必须摄取活的JUb39菌株才能诱导辛醇调节。 d.在成年线虫的后肠中使用红色荧光蛋白 mCherry 标记细菌。箭头指示完好的细胞。星号指示漫反射肠道荧光。虚线指示肠边界。 喂食OP50的成虫的肠道只显示弥漫的肠道荧光而喂食JUb39菌株的成虫肠道内通常含有大量完整的杆状细胞,表达mCherry。JUb39 细菌倾向于富集在后肠,此外被JUb39菌株定植的线虫没有表现出病原性感染的表型特征(如肛门肿胀),进一步证实JUb39菌株对线虫基本无致病性 g.在OP50或JUb39菌株环境下生长的年轻成虫的头部神经元 tph-1p::GFP 的荧光报告基因检测。发现tph-1p::GFP的表达没有明显变化。且a图中线虫在细菌含量较低的食物来源B. megaterium菌中的生长并没有改变辛醇调节。由此推断普罗维登斯菌对辛醇的调节不太可能是由于摄食状态的改变。 e.被喂食指定菌株生长的线虫的肠道细菌载量。点表示10条线虫的菌落形成单位中的细菌载量。在喂食JUb39菌株的线虫可以分离出大量的细菌菌落,但在喂食OP50菌株的线虫不能分离出大量的细菌菌落。这表明JUb39菌株很可能活在线虫肠道中。 f.在趋化试验中, 朝1-Octanol(100%辛醇)方向的线虫始终含有更多的肠道细菌。括号中的数字表示线虫的数量。 2. 发现了一种可能性即线虫产生的章鱼胺,而不是酪胺,其对于JUb39菌株介导的辛醇调节是必要的。细菌产生的酪胺在功能上补充了宿主衍生的酪胺在驱动感觉行为决定方面的损失。 a.线虫体内酪胺(TA)和章鱼胺(OA)的生物合成。酪胺通过酪胺β-羟化酶(由TBH-1编码)转化为章鱼胺。 b.线虫对100%辛醇的调节指数。括号内的数字表示至少3个独立日内进行独立化验的次数。发现在JUb39菌株环境下生长的tdc-1和tbh-1突变体线虫都表现出辛醇调节,但 tbh-1 突变体线虫表现出的辛醇调节减弱。cat-2和tph-1的突变并不影响辛醇调节。WT表示野生型。 c.短程急性回避行为试验SOS分析。评估辛醇反应的 单胺 能调节。 d.g.使用SOS分析进行了所有的辛醇行为实验。 d图中OP50菌株环境下生长的tdc-1突变线虫比野生型线虫对30%辛醇的反应更快,但在JUb39菌株环境下受到抑制。 g图中tbh-1的突变完全抑制了辛醇的调节,而tdc-1突变的线虫对辛醇的调节一如既往。此外tdc-1和tbh-1双突变线虫的辛醇回避行为与只有tbh-1突变的线虫相似。这些结果表明,缺乏宿主来源的章鱼胺是tbh-1突变线虫辛醇调节减少的原因。红色的P值指示指定基因型对 JUb39 菌效应大小的影响。 e.f. HPLC-MS进行代谢组成分析和N-琥珀酰酪氨酸的定量分析。喂食OP50菌株的tdc-1突变线虫缺乏N-琥珀酰酪氨酸。而5-羟色胺(N-acetyl serotonin)代谢不变。当喂食JUb39菌株时,这些酪胺衍生的代谢物被恢复。 结果表示普罗维登斯细菌 与线虫联合产生的酪胺,可以弥补tdc-1突变线虫内源性酪胺产生的不足。 3. 在真核生物和细菌中,生物胺通常由AADC产生。普罗维登斯细菌的多个AADCs产生的酪胺对于调节野生型线虫回避辛醇的行为是必要的,也是理由充分的。 a.从上至下分别描述了乳杆菌的tryDC位点,Morganella菌的adcA位点,对JUb39菌株的tyrDC和 adcA 位点(分别为ΔtyrDC::cmr和ΔadcA)中设计了缺失。革兰阳性菌肠球菌和乳杆菌的酪胺生成主要是通过位于操纵子的两个基因tyrDC和tyrP介导的,它们分别编码AADC tyrDC和酪氨酸通透酶。该操纵子可被l-Tyr诱导。全基因组测序证实JUb39菌株和PYb007菌株中均含有tyrDC和tyrP的同源操纵子。在 Morganellaceae 科的其它成员中也发现了tyrDC同源物。 b.系统发育分析。Morganellaceae科的菌株以前曾被报道在某些条件下产生酪胺,尽管没有可辨别的tyrDC同源物。但在摩根氏菌中鉴定了一个编码AADC的基因(这里命名为adcA),分别位于编码Tyt1家族酪氨酸渗透酶基因上游的操纵子中,与tyrDC肠球菌和人类GAD67有大约29%和27%的序列同源性。在普罗维登斯菌基因组中也存在adcA同源物(包括JUb39),但不与酪氨酸转运蛋白相邻。结论是,普罗维登斯菌编码至少两个可能产生酪胺的AADC,系统发育不一致提示,摩根科植物中的tyrDC和adcA基因可能都是通过水平基因转移而丢失或获得的。 c. 以乳杆菌tyrDC的晶体结构为指导进行蛋白质模拟,结果表明JUb39 tyrDC与乳杆菌tyrDC具有大多数已知的催化位点。JUb39 tyrDC在A600处含有一个替换(乳杆菌tyrDC中的S586),能增强酪氨酸乳酸杆菌对酪氨酸的特异性催化活性。由此推测JUb39 tyrDC可能由酪氨酸产生酪胺。 e.在不同基因型细菌环境下生长的野生型线虫在NGM+0.5%l-Tyr培养基中生长期间对100%辛醇回避行为的SOS测定。h图为在此基础上补充了指定浓度的酪胺。 在单个细菌突变体的培养中,辛醇调节减弱,而野生型线虫在双敲除ΔtyrDC::cmrΔadca基因JUb39菌株环境下生长则取消了辛醇调节。 g.f. N-琥珀酰酪胺的含量测定(f);(g)检测到的其它酪胺衍生物的平均丰度,1指示OP50,2指示JUb59,3指示ΔtyrDC::CmrΔADCA JUb39。与野生型JUb39相比,比较代谢组学分析表明,在双敲除ΔtyrDC::cmrΔadca基因JUb39菌株环境下生长的tdc-1突变线虫不产生N-琥珀酰酪胺或其他酪胺衍生代谢物。 h.在双敲除ΔtyrDC::cmrΔadca基因JUb39菌株环境下生长的野生型线虫在补充酪胺后辛醇调节得以恢复。此外,虽然JUb39菌株环境下生长的野生型线虫不会因为补充酪胺而增加对辛醇的回避行为,但补充酪胺足以诱导在OP50菌株环境下生长的野生型线虫的辛醇调节。 4. 普罗维登斯细菌的酪胺靶向感觉神经元。线虫头部两栖器官中的双侧ASH伤害性神经元表达多种酪胺和章鱼胺受体,这些单胺对辛醇的调节需要一部分受体。普罗维登斯细菌酪胺的产生和宿主章鱼胺的信号都是发生食物偏好所必需的。 a. SOS测定。在ASH神经元表达的章鱼胺受体编码基因中,octr-1而不是ser-3的突变在不改变肠道定植的程度下取消了JUb39菌株介导的辛醇调节。但在ASH神经元表达的 octr-1 互补DNA完全恢复了辛醇调节。 b. SOS测定。当线虫在添加了酪胺的ΔtyrDC::cmR ΔadcA JUb39菌株环境中生长时,octr-1突变线虫也会缺乏辛醇调节。 c. JUb39菌株和其他普罗维登斯菌株会产生酒精异戊醇,这种酒精在浓缩时对线虫是有害的。线虫在食物选择实验中可能会优先选择对这类酒精产物的回避行为的减少的这些细菌。 d.e. 在指定菌株环境下生长的野生型和突变型线虫对测试菌株JUb39的相对偏好指数,事实上,在JUb39菌株环境下生长的线虫更喜欢JUb39菌株,而在OP50菌株环境下生长的线虫在短期食物选择试验中只显示出对JUb39菌株的轻微偏好,在octr-1和tbh-1突变的线虫中也是如此。 f. JUb39菌株在线虫肠道内产生的酪胺(TA)通过宿主章鱼胺(OA)和octr-1章鱼胺受体发挥作用,以减少ASH神经元介导的对JUb39菌株产生的回避行为,并改变摄食选择。 结论: 研究人员认为,综上所述,肠道普罗维登斯细菌产生的神经递质酪胺可以推翻宿主依赖的酪胺合成,从而调节线虫的多条单胺能途径,改变线虫的行为和生理。研究人员推测,普罗维登斯菌一旦定植于秀丽隐杆线虫肠道内的,就会促进更多的消耗,从而导致细菌稳定的联系和传播。由于普罗维登斯菌是线虫的主要食物来源,这种联系可能是互惠互利的。 这些结果描述了一种途径,即由天然共生细菌产生的神经递质通过补充或补偿关键的宿主生物合成酶的活性来指导宿主的感觉行为决定,从而改变宿主和微生物的适应性。
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神经科学家发现大脑中重要蛋白质的新结构
zhpd55 2020-3-8 17:30
神经科学家发现大脑中重要蛋白质的新结构 诸平 Fig.1 Animation of the four stages of the LeuT transporter put together for a full cycle. Credit: University of Copenhagen 据丹麦 哥本哈根大学 ( University of Copenhagen )2020年3月6日提供的消息,该大学的研究人员,经过五年的实验,成功地结晶和绘制了一种LeuT的新构型。LeuT是一种细菌蛋白,与大脑的所谓神经递质转运蛋白属于同一家族的蛋白质。图1是哥本哈根大学提供的LeuT转运蛋白的四个阶段的动画组成了一个完整周期。相关研究结果于2020年2月21日已经在《自然通讯》( Nature Communications )杂志网站发表—— Kamil Gotfryd , Thomas Boesen , Jonas S. Mortensen , George Khelashvili , Matthias Quick , Daniel S. Terry , Julie W. Missel , Michael V. LeVine , Pontus Gourdon , Scott C. Blanchard , Jonathan A. Javitch , Harel Weinstein , Claus J. Loland , Poul Nissen , Ulrik Gether .X-ray structure of LeuT in an inward-facing occluded conformation reveals mechanism of substrate release. Nature Communications , 2020,Volume11,Articlenumber:1005. DOI: 10.1038/s41467-020-14735-w . Published:21 February 2020 .参与此项研究的除了哥本哈根大学的研究人员之外,还有来自丹麦奥胡斯大学(Aarhus University),美国康奈尔大学(Cornell University)、纽约州精神病研究所(New York State Psychiatric Institute)、圣犹大儿童研究医院(St. Jude Children’s Research Hospital, Memphis)的研究人员。 这些转运蛋白(transporters)是位于细胞膜上的特殊蛋白质。作为一种真空吸尘器,它们可以重新吸收神经细胞在相互发送信号时释放的一些神经递质(neurotransmitters)。一些药物或物质通过阻断转运蛋白,增加神经细胞外部某些神经递质的数量来发挥作用。例如,抗抑郁药抑制神经递质5-羟色胺(serotonin)的再摄取,而麻醉药如可卡因则抑制 神经递质 多巴胺( neurotransmitter dopamine)的再摄取。 哥本哈根大学 生物医学科学系副教授卡米尔·戈特弗里德(Kamil Gotfryd)说:“转运蛋白对于调节大脑神经元之间的信号传递,并因此平衡整个系统的运作方式极为重要。人不能没有它们。”卡米尔·戈特弗里德是此项研究论文的第一作者,他在该项目研究期间是哥本哈根大学神经科学系的博士后研究者。卡米尔·戈特弗里德补充说:“这项新发现不仅为我们提供了关于复杂转运蛋白的额外基础科学知识。它还具有开发药理学方法的前景,我们可以利用这些方法改变转运蛋白的功能。换句话说,该发现可能会带来更好的药物。 从细菌到人脑 进化的转运蛋白源自最原始的细菌,这些细菌已经发展成为能够从环境中吸收营养(例如氨基酸)以生存的细菌。从那时起,专门的运输工具已经发展到可以完成各种各样的功能。例如,将神经递质 转运 到人脑的神经元中。然而,基本原理是相同的,即转运蛋白的功能是通过交替打开和关闭细胞的内部和外部来实现的。 当一个转运蛋白(transporter)向外打开时,它可能捕获转运蛋白或氨基酸。然后,这种蛋白质利用钠离子来改变其结构,这样它就会向外关闭,而向细胞内部开放,在此释放并吸收被运输的物质。 完整循环 近年来,X射线晶体学使研究人员能够绘制出转运蛋白机制的三个阶段:向外打开,向外关闭和向内打开。为了使循环完整,研究人员早就得出结论,蛋白质一定有一个向内封闭的阶段。然而,由于这种结构是不稳定的,长期以来很难将其冻结,因此无法能够对其进行绘图。 但是现在,经过多次试验,哥本哈根大学的研究人员已经成功地在那个阶段成功地保留了一种用于转运亮氨酸递质的转运蛋白-LeuT。 但是现在,经过多次试验,哥本哈根大学的研究人员已经成功地保留了一种用于传输亮氨酸的转运蛋白。 哥本哈根大学神经科学系教授兼系主任乌尔里克·格瑟(Ulrik Gether)说:“我们已经为此研究了5年,无论我们做什么,我们从来没有得到我们想要的结构。但是突然之间发生了。”真是踏破铁鞋觅无处,得来全不费工夫。他补充说:“事实上,我们的研究可以说是‘缺失这一环’。这种结构已经缺失了,了解转运蛋白(transporter)所经历的整个循环是非常重要的。” 更多发现的关键 乌尔里克·格瑟解释说,解决这个长期存在的谜题的关键部分是转运蛋白的突变,部分相关的亮氨酸(leucine)分子,被稍大一些的苯丙氨酸分子(phenylalanine molecule)所替代。可以这么说,这种组合使转运蛋白在理想的位置上停留了足够长的时间,以便研究人员对其进行提纯、结晶和绘制其结构。 同时,乌尔里克·格瑟解释说,不同类型的转运蛋白之间高度的相似性,使研究人员能够将它们与其他多种神经递质的转运蛋白进行比较。“现在,我们对LeuT有了更多的了解,其结果可能会转移到其他神经递质的其他转运蛋白上。我们相信,我们可以为多巴胺、5-羟色胺和GABA转运蛋白推广和创建更好的模型,这些模型是治疗多动症(ADHD)、抑郁症和癫痫症的靶标。” 据该部门负责人表示,下一步是继续研究在人类神经细胞中发现的转运蛋白。更多信息请注意浏览原文或者相关报道。 Understanding transporter proteins at a single-molecule level Abstract Neurotransmitter:sodium symporters (NSS) are conserved from bacteria to man and serve as targets for drugs, including antidepressants and psychostimulants. Here we report the X-ray structure of the prokaryotic NSS member, LeuT, in a Na + /substrate-bound, inward-facing occluded conformation. To obtain this structure, we were guided by findings from single-molecule fluorescence spectroscopy and molecular dynamics simulations indicating that L -Phe binding and mutation of the conserved N-terminal Trp8 to Ala both promote an inward-facing state. Compared to the outward-facing occluded conformation, our structure reveals a major tilting of the cytoplasmic end of transmembrane segment (TM) 5, which, together with release of the N-terminus but without coupled movement of TM1, opens a wide cavity towards the second Na + binding site. The structure of this key intermediate in the LeuT transport cycle, in the context of other NSS structures, leads to the proposal of an intracellular release mechanism of substrate and ions in NSS proteins.
个人分类: 新观察|3483 次阅读|0 个评论
人格微分裂?性格与附体的现代科学来源——禅的行囊(之七十九)
罗非 2018-2-2 09:59
导读:我们的思想和言行,不仅受外部世界和内心习惯的影响;它还受我们的内部身体环境的影响。我们的身体是由五十万亿个细胞构成的。这些细胞,包括组成我们大脑的数千亿细胞在内,都生活在一个内部化学和物理环境之内。这个内部身体环境和外部的世界相对隔离,为五十万亿居民提供了一个相对稳定、自成一体的国土。在这个国土中,居民们的所有生活和工作状态,都受到这个国土环境的影响。如果国土环境中的物理和化学状态有所变化,那么居民们的状态就会发生相应的变化。 而作为基于这五十万亿细胞觉醒的高级生命,人类个体自己的思想和言行,背后就以这五十万亿细胞的生活和工作状态为基础。因此,一旦体内环境状态有了哪怕是微小的变化,我们的思想言行也会改变。而在大多数情况下,我们甚至不知道这些改变其实来自身体环境的变化。比如,如果我们体内肾上腺素水平有所升高,那么我们对各种感觉刺激中情绪色彩的判断就会偏高。对于一个感人的事件,我们会觉得它更感人;对于一个令人气愤的事件,我们会更加气愤。 同样的,如果我们体内催产素有所升高,那么我们就会产生更多的同情心,会更加关心和爱护周围的人,也会对眼前的人产生更多的爱意。而我们根本不知道自己的催产素水平发生了变动。于是,我们就会觉得自己爱上了这个人。 当然,我们体内的物理和化学环境通常也不会无缘无故地改变。如果不是我们人为地服用或者注射某种化学药物,或者使用某种物理刺激,这些环境通常会随着我们思想言行的改变而改变。因此,在 “ 正常 ” 情况下,我们的肾上腺素升高真的是因为看到了情绪色彩浓厚的刺激;而我们的催产素升高,则真的是因为爱上了一个人。但同样的,也有一些其他原因会导致这些改变。因此,我们需要了解自己出现改变的原因,才能准确地知道自己的状态。 除了思想、言行和服药,体内环境改变还有一个重要的来源,就是我们的伴生生物群。 我们经常认为,体内五十万亿细胞就是我们这个身体的全部居民。但实际上,它们只是我们这个国土上 “ 建国种族 ” 的居民。自从我们诞生,就不断有其他种族居民 —— 细菌、真菌 —— 移民到我们这个国度。到了成年,我们体内的移民数量已经超过了原生种族的数量。这些居民大部分居住在我们的肠道中,还有部分居住在我们的皮肤表面。因此,我们是名副其实的 “ 多种族共存 ” 的国度。 这些非原生的移民,并不是像我们想象的那种寄生虫 —— 只靠着剥削原生居民为生;事实上,它们也像原生居民一样,为打造我们的身体王国而毕生在努力。它们所产生的物理和化学因素,同样是我们内部环境的一部分,在潜移默化之中改变着我们的思想和言行。 例如,从肠道菌群中产生的刺激性化学物质,同样可以使我们对情绪刺激的反应更加强烈;它们产生的催产素,同样可以让我们感觉自己爱上了眼前的人。所以,我们不仅要反省自己的所思所想、所作所为,反省自己最近受了什么物理刺激,用过什么药;我们还要反省自己最近可能吃进去了什么影响体内菌群活动的食物,因为它们同样可能是自己心理活动的来源。 可以说,我们的心理之中,就有一部分其实是这些细菌的心理。如果把这些细菌群体看作一个生命的话,那么可以说,我们的人格之中,其实有一部分是细菌群的人格。我们,其实是部分地被这些菌群生命 “ 附体 ” 的状态。 ****************** 出了火车站,外面空空如也。没有建筑,没有路牌,除了一片空地之外一无所有。好在空地上还有两三辆等着拉客的黑出租。我走过去,问一个坐在车里的司机愿不愿意跑一趟长途汽车站。他说没问题,八块。我上了车,问他当阳出什么事了。他说当阳没出什么事。这座火车站是新建的,它的周围一无所有是因为政府决定把火车站建在远离市区的地方,这样居民就不会被火车的噪音打扰。我心里油然升起对当地政府的敬意。 当阳市区在火车站以南三公里处。到了长途汽车站,我顺利买到两天后回武汉的车票。去武汉的班车几乎每小时就有一趟,我选了早上 9:20 的那班,这个时间对我来说比较人道。出了车站,黑出租还在,我又请他把我送到玉泉寺去。寺院距市区也就十公里出头,司机开了个离谱的价钱 —— 三十块,但我懒得再纠缠,便上了车。当阳是个小城市,我们不一会儿就出了城,一路行驶在刚开耕的稻田和盛开的油菜花之间,朝着西南方向的玉泉寺驶去。 玉泉寺以山得名,公路一直延伸到玉泉山脚下的山门前。因为寺院正在重修,外来居士只能在寺外的旅社歇宿。在距离山门还有一箭之地的路边,我下了车,朝一家以前来过的家庭旅馆走去。进了门,我发现前台居然站着一名僧人,便吃惊地问他怎么回事。僧人回答说,这家旅馆现在已经归寺院所有了。玉泉寺是整个湖北省名气最大的寺院,但近代以来一直处于衰败的状态。两年前,玉泉寺的前任方丈延请净慧长老接任住持。僧人告诉我,自从净慧到来,玉泉寺就接管了山门外所有私人开办的小买卖。在净慧的主持下,玉泉寺正在逐渐恢复禅宗寺院的格局。僧人还提到,当地政府把寺院周围的一部分山林和农田也划归寺院使用。听罢此言,我对当地政府又平添了一分好感。 这家被寺院接管的旅店包括两幢三层小楼。僧人和我现在待着的这幢楼是给短期访客使用的。隔壁那幢则专为来此长期修行的女居士提供住宿,这会儿那里面住了三十多位。填好住宿登记表,僧人把我领到三楼的一个房间,便离开了。我倒在床上,困意很快袭来,但很快又不幸被窗外的嘈杂惊扰四散。原来,隔壁的女居士们把小楼底层的大厅改造成了一间佛堂,我躺下没多久,午斋后的课诵便开始了,吵醒我的不是女居士的诵经声,而是随之而起的钟鼓声。
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[转载]细菌怎样控制大脑和行为?
hongkuan15 2016-11-5 10:22
① 神经发育同时受内外信号调控,很多外周信号影响精神疾病的发生; ② 在焦虑、抑郁、认知缺陷和自闭症中,肠道与大脑联系密切; ③ 在产前和产后,来源于肠道菌群的分子信号等关键环境因素,影响健康且功能健全的大脑发育; ④ 肠道菌群影响血脑屏障、髓鞘、神经形成,小胶质细胞成熟等基础性神经发育进程,调控动物的多种行为; ⑤ 本文系统讨论神经发育与菌群的生物学交集,探讨肠道细菌如何参与神经系统发育和功能并平衡精神健康与疾病。 参考文献: Title: The Central Nervous System and the Gut Microbiome DOI: 10.1016/j.cell.2016.10.027 Abstract: Neurodevelopment is a complex process governed by both intrinsic and extrinsic signals. While historically studied by researching the brain, inputs from the periphery impact many neurological conditions. Indeed, emerging data suggest communication between the gut and the brain in anxiety, depression, cognition, and autism spectrum disorder (ASD). The development of a healthy, functional brain depends on key pre- and post-natal events that integrate environmental cues, such as molecular signals from the gut. These cues largely originate from the microbiome, the consortium of symbiotic bacteria that reside within all animals. Research over the past few years reveals that the gut microbiome plays a role in basic neurogenerative processes such as the formation of the blood-brain barrier, myelination, neurogenesis, and microglia maturation and also modulates many aspects of animal behavior. Herein, we discuss the biological intersection of neurodevelopment and the microbiome and explore the hypothesis that gut bacteria are integral contributors to development and function of the nervous system and to the balance between mental health and disease. All Authors: Gil Sharon,Timothy R Sampson,Daniel H Geschwind,Sarkis K Mazmanian
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美食是一种好心情
热度 15 weijia2009 2016-3-12 10:45
美食是一种好心情 贾伟 香港著名填词人林夕在他的《知情识趣》书里讲过词曲家黄霑的一件往事。有一次有位女士失恋想自杀,在电话里跟黄霑说自己痛不欲生。黄霑也不多问,只约她出来叙叙。碰头的地点是一家夜宵胜地,俩人见面后,该女士发觉餐厅人声鼎沸,不方便诉苦,黄霑建议先吃再谈,他点菜要了一尾清蒸苏眉。寒暄几句后,女士准备开启她的伤心话题,苏眉上桌了,黄霑建议吃了再说吧。待整条苏眉吃到剩下一排白骨,二人齐呼过瘾,那位女士心情大为好转,再也提不起轻生这个话题了。 我老人家曾经有个理论:真正的吃货基本上都是健康阳光型的人!在吃货们的眼里,人生永远是美好,因为有那么多好吃的东西! 宋代的苏东坡是史上少有的大文豪,他活了66岁,在古文、诗、词、书法几个方面在北宋首屈一指。苏大文豪一生云游四方,足迹遍布祖国的大好河山。但凭良心讲,这不是他老人家混得春风得意年年被旅游公司安排游山玩水,而是官运不顺,先后无数次被贬外放的结果。而且当时奇葩的宋朝组织部一会儿让他上,一会儿让他下,提上来的时候曾进过中央办公厅,当过部级领导,撤下去的时候把他越踢越远,最远一脚踢到海南岛的儋县,也就是说苏轼的人生轨迹基本上就是拿着中央的介绍信在京城至祖国各地的途中往返奔跑。即便是流放到海南以后还没完,中央过了几年竟又发文给他平反,要求他即刻回京报到另有任用,这一次苏老终于抗不住了,死于北归途中。 但是,如此悲欣交集的人生旅途,你几乎在苏东坡所有文学作品中看不到一点哭哭啼啼、愤世嫉俗的影子!我们能看到的只有他的豁达、幽默、豪气干云。此时此刻语文老师就要问了,这是为什么呢? 正确的答案只有一个 – 因为东坡同志是一个超级吃货! 东坡肉大家都知道吧?那是苏轼被贬到黄州担任团练副使时发明的。流放到岭南时,他曾仔细钻研烤羊脊,在给他学生的信中谈到:惠州市场冷清,每天只杀一头羊,因为不敢与当官的争羊肉,咱就买点羊脊骨,洒上热酒,再撒些盐,慢慢烤到微微有点焦,吃起来赛过龙虾的美味!这封信读着让人心酸,一个曾经的朝廷高官,贬到广东地头不敢跟乡长争羊肉吃,硬是通过科学研究,开发出一种新的羊脊骨的吃法,这是怎样的一种无所谓的吃货情怀! 想象一下大学士苏轼,一面啃着烤羊脊,一面听着杨坤的《无所谓》,这感觉就比较到位了。 骨碎就骨碎,要什么完美 吃饱了肚皮,我就能高飞 无所谓,无所谓,原谅这世间所有的不对 无所谓,我无所谓,何必让自己痛苦的轮回…… 一不小心走神了,回到主题上来。总结一下:美食以及对美食的孜孜以求会让人眼目清亮、心胸宽广、一身正能量!而且现在看来,这是有科学根据的!早在2012年我曾在科学网博文《科研随想几则》中提到,人体内的肠道细菌会通过食物代谢中产生的(芳香酸类)物质结合那些(具有神经递质功能)的小分子氨基酸来将它们排出体外,从而调节体内多种神经递质的平衡。从这一机制引伸出去,通过对体内多余的兴奋类或抑制类的神经递质物质的清除,我们的食物对我们的情绪具有十分重要的调节作用。 去年,美国加州理工学院的科学家在《细胞》杂志上发文阐述肠道细菌参与调节肠道和血液中5-羟色胺水平。这个5-羟色胺是一种能产生愉悦情绪的神经递质,它能调节大脑的兴奋水准,决定人的情绪好坏。这个研究发现人和小鼠肠道的很多芽孢菌可以促进肠嗜铬细胞中5-羟色胺的合成。合成后的5-羟色胺一部分被释放到肠腔,扩散到血液并被血小板摄取和储存。 这个发现很有意思,我们知道控制人类情感(包括爱情)的五羟色胺、多巴胺以及多种让人情绪愉快的分子,除了脑细胞有少量合成外,大部分都是在肠道里面合成的。现在我们还知道它们在人体中的水平是可以改变的,而我们美美地吃上一顿,就可以通过改变肠道细菌的组成和代谢,进而改变这些调控我们情感的物质水平。 人体的消化道中含有大约5亿个神经元,由此我们的肠道神经系统构成我们的第二个大脑,可以感觉来自内脏和食物的信息。研究人员推测,肠道微生物通过影响迷走神经(一条从脑延伸到肠道的神经),来控制人体对食物的喜好。人类情绪的很大一部分受肠道神经系统影响,例如“忐忑不安”就是肠道对生理压力或紧张的提示信号,人类很多幸福感的体验也依赖于从肠道向上传至大脑的信息。从肠道对食物的反应看,微生物能够通过改变迷走神经中的神经信号,改变味觉接收器,产生毒素让我们感觉糟糕,以及释放化学奖励让我们感觉愉悦。 也就是说,美食是能带来好心情的。既然可以确定肠道细菌能改变与情绪调节相关的神经递质(如多巴胺、5-羟色胺等)从而影响人的心情,那么可以这么认为,改善情绪,减轻焦虑,很大一部分答案在我们的第二个大脑 – 肠道里面。用美食狠狠地对我们低落的心情进行治疗,岂不科学有效并且切实可行? 随着科学在这个领域里的持续进展,美食是如何通过改变我们肠道代谢而影响我们心情以及行为的各种机制将会不断被发现,这样的知识进步对社会的影响将是无比深远的。譬如要拉近两颗心之间的距离,最行之有效的办法可能是一方抓住另一方的胃!情人之间如此,家庭之间如此,社会上也是如此!也许有朝一日我们的管理人员、思政人员、甚至外交官的履历要求将包括二级厨师以上的资格。文化种群之间的诸多分歧和冲突可以用包含饮食干预在内的办法来逐步化解,从改变肠道生态学的起步,继而改变情绪和心理,再改变文化,最终达到人若饭我,我必饭人的和谐局面。依稀记得有一句老话就是这样说的:渡尽劫波兄弟在,相逢一餐泯恩仇! 本文的图片版发布于 微信公众号 ,二维码如下:
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[每日一图|科普神经科学](2)
热度 2 platinum129 2011-2-26 14:03
[每日一图|科普神经科学](2)
(2) 2011-02-27 神经细胞的"语言"之化学信号与电信号 神经细胞会"说话",也能"听"别的细胞"说话".神经细胞能够释放某种化学物质,也能感受到其他细胞释放的化学物质. 但是细胞的"耳朵"距离它的"嘴巴"非常远.还记得昨天提到的神经细胞突起吗?就是从细胞体上伸出来的那些"管子",绝大多数情况下,能够感受化学物质的结构"耳朵"与能够释放化学物质的结构"嘴巴"不在同一条管子上,它们之间相距几十至几百个微米以上.那么,从听到"别人"说的话到说出自己的话,这中间的信息传递是怎样完成的呢? 答案是通过电信号的传导. 首先看下图左边,从神经细胞释放的用于交流信息的化学物质被称作 神经递质 ,它们是一类分子量比较小的化合物,可以与另外一个细胞膜上面的 受体 相互结合.受体的本质是蛋白质,当它与递质结合以后就在细胞膜上面打开了一个通道,某些原本不能透过细胞膜的离子可以穿过这个通道.假设前一个细胞释放的是 谷氨酸 ,它的受体是 谷氨酸受体 ,那么打开的通道就非常适合阳离子通过,大量的钠离子(Na+),即正电流,流进了细胞内,改变了细胞膜内的电位,而细胞内充满了电解质溶液是可导电的,这个电位改变就能够沿着"管子"(细胞突起)传向细胞的其它部分.由此完成了化学信号到电信号的转换. 再看下图右边,如果一个细胞膜电位改变的信号传导至它的"嘴巴"结构附近,这个"嘴巴"就要开始"说话"了:电位改变刺激了另外的一群蛋白质(绿色表示的),它们也在细胞膜上形成了一些通道,而这些通道非常乐于允许 钙离子 通过.进入细胞内的钙离子很强大,它们能够推动被称为 突触小泡 的结构向细胞膜上运动并最终与细胞膜融合,释放藏在突触小泡里面的 递质 .这样电信号就转换成了化学信号. 神经细胞之间无时无刻不在发生着这样的信号转换,化学信号和电信号都是信息的载体,它们是神经细胞的语言.
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[转载]Thanks, Mom!
chemicalbond 2010-6-8 09:54
【最近旅行时在飞机上从 时代杂志 上读到这篇文章,觉得很有意思。它说的是一种部分 成环(通过二硫键)状结构的 多肽,英文是 Oxytocin ,中文翻译成 催产素 ,具有很多神奇 的生理功能,包括亲人之间的安抚功能。详 细可以参 考英文 维基百科 ,或者一个中文医 学 百科网站 。1953年, Vincent du Vigneaud 第一个完成它的人工化学合成,2年后获得了 炸 药奖。下面这篇文章介绍的 是一个有趣的实验:在压力下,跟母亲通电话的儿童,能 够 获得与母亲拥抱过的儿童一 样的安慰效果----因为检测到相似的催生素水平增加。】 Thanks, Mom! http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,1992405,00.html By Tiffany O'Callaghan Monday, Jun. 07, 2010 There are plenty of reasons oxytocin is referred to as the cuddle chemical. Levels of the hormone surge during caresses, and researchers think it evolved as a way to reduce stress and fear of others long enough to enable contact necessary for procreation. It also helps facilitate bonding between mothers and newborns. But for the first time, scientists have found that Mom's innate ability to soothe and to boost oxytocin levels is as powerful whether she's offering a hug in person or consolation over the phone . 【oxytocin,image from http://en.wikipedia.org/wiki/Oxytocin 】 To understand how mothers can influence levels of oxytocin in their children, researchers at the University of Wisconsin-Madison's Child Emotion Lab recruited 61 girls, ages 7 to 12, and placed them in a stressful situation: they had to give an impromptu speech and solve math problems in front of strangers. Afterward, some girls were allowed to seek refuge in their mothers' arms, others talked to Mom on the phone, and the control group watched an emotion-neutral film ( March of the Penguins ) that bored many participants to sleep. The results, published in May in the biological-sciences journal Proceedings of the Royal Society B , showed that oxytocin levels jumped almost exactly as much in girls who were comforted in person as they did in girls who'd been calmed long distance. The findings add to a growing body of research on the impact of oxytocin , which has been shown to promote such qualities as generosity and empathy. Leslie Seltzer , the biological anthropologist who led the study, suggests an evolutionary reason for the soothing power of Mom's voice. When faced with a threat say, members of a rival tribe men could choose to fight or take flight, but women's options were complicated by having little ones in tow. Fleeing might expose the children to more danger. That's why, Seltzer speculates, women may have developed the ability to use social bonds to tend and befriend to diminish stress either by touching or by talking. Seltzer's next study: to see if Mom can send some oxytocin love by instant message . 附:原始文献 http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/early/2010/05/06/rspb.2010.0567.abstract Social vocalizations can release oxytocin in humans Leslie J. Seltzer 1 , * , Toni E. Ziegler 2 and Seth D. Pollak 1 Abstract Vocalizations are important components of social behaviour in many vertebrate species, including our own. Less well-understood are the hormonal mechanisms involved in response to vocal cues, and how these systems may influence the course of behavioural evolution. The neurohormone oxytocin (OT) partly governs a number of biological and social processes critical to fitness, such as attachment between mothers and their young, and suppression of the stress response after contact with trusted conspecfics. Rodent studies suggest that OT's release is contingent upon direct tactile contact with such individuals, but we hypothesized that vocalizations might be capable of producing the same effect. To test our hypothesis, we chose human motherdaughter dyads and applied a social stressor to the children, following which we randomly assigned participants into complete contact, speech-only or no-contact conditions. Children receiving a full complement of comfort including physical, vocal and non-verbal contact showed the highest levels of OT and the swiftest return to baseline of a biological marker of stress (salivary cortisol), but a strikingly similar hormonal profile emerged in children comforted solely by their mother's voice. Our results suggest that vocalizations may be as important as touch to the neuroendocrine regulation of social bonding in our species.
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