在一項(xiàng)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(dòng)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(dòng)表現(xiàn)。

　　在一項(xiàng)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(xiàng)研究中，這些作者發(fā)現(xiàn)在一大群實(shí)驗(yàn)室小鼠中，跑步表現(xiàn)的差異主要?dú)w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(dòng)時(shí)控制動(dòng)機(jī)的大腦區(qū)域的活動(dòng)。

　　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(dòng)水平，以普遍改善公共健康。”

　　Thaiss及其同事們開展了這項(xiàng)研究，以廣泛尋找決定運(yùn)動(dòng)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(cè)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(gè)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(shí)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(huì)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(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)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(huì)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(dòng)時(shí)，刺激這些布滿CB1受體的感覺神經(jīng)導(dǎo)致一個(gè)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(jiǎng)勵(lì)和動(dòng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。他們得出結(jié)論，運(yùn)動(dòng)期間該大腦區(qū)域的額外多巴胺通過加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)的欲望而提高了表現(xiàn)。

　　對(duì)多樣性遠(yuǎn)交系小鼠運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的預(yù)測(cè)。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(dòng)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(shí)間體育活動(dòng)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(gè)全新的運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(jià)、安全、基于飲食的方法讓普通人跑步和優(yōu)化精英運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)之外，對(duì)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(dòng)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.