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中国科研团队的一篇论文今天在线发表在著名学术期刊《细胞》上。这项研究由北京生命科学研究所曹鹏团队领导，利用创新的动物模型揭开了“恶心呕吐”反应的许多谜团。该研究成果为“恶心呕吐”反应的分子细胞机制和神经回路机制的研究开辟了新方向，并可能为新型化疗和止吐药物的研发提供新靶点，令人期待。
恶心和呕吐是大多数人在日常生活中都会经历的反应。最常见的是吃了变质的食物后。人体通过呕吐将摄入的有毒食物从消化道排出，并阻止病原体进一步进入体内。通过恶心的不愉快感觉，大脑会对有毒食物的特征产生长期记忆，并避免再次食用它们。未来。 “恶心、呕吐”反应是人体遇到病原体入侵时发生的一种自卫反应，可见对于生存具有极其重要的意义。然而，这种与生俱来的反应也会给我们带来不便和困扰。例如，晕车或晕船的乘客会因长时间碰撞而出现“恶心呕吐”反应，“孕妇”也会出现不同程度的“恶心呕吐”反应。这时就需要安全的止吐药来抑制过度的“恶心、呕吐”反应。还有一类人群急需安全止吐药。这是一位正在接受化疗的癌症患者。化疗药物可以杀死快速分裂的肿瘤细胞，但对正常细胞也有很强的杀伤作用。恶心和呕吐是癌症化疗的主要副作用，癌症患者必须服用大剂量的止吐药物才能在化疗过程中生存。
图片来源：123RF
“由于‘恶心呕吐’反应的具体机制尚不清楚，可供临床使用的止吐药物屈指可数。只有深入分析机体‘恶心呕吐’反应的确切机制。 更多可以开发有效的止吐药物。”“化疗药物。 “请把药吐出来。”曹鹏教授指出。近30年来，由于仅限于技术手段和实验方法，人们对其机制的认识非常有限。研究人员表示，之前对狗、雪貂和其他有呕吐行为的动物的研究表明，切断迷走神经可以阻止呕吐反应。在涉及呕吐反应的大脑区域，特定的5-羟色胺受体或神经激肽受体拮抗剂已被证明可以抑制呕吐反应。然而，有关“恶心呕吐”反应的三个长期未解之谜仍然困扰着科学家。一、胃肠道受到病原体侵袭后，哪些类型的肠道细胞将这一重要信息传递给迷走神经？二、负责与肠道内“信息代理”对接的迷走神经有何身份感觉神经元的特征和特点？第三，大脑在接收到来自迷走神经的病原体入侵信息后，如何快速、同时发起恶心、呕吐等一系列防御反应？在这项新研究中，中国科学家正在揭开谜团。一点一点地揭示了大脑感知入侵病原体并启动“恶心呕吐”反应的分子、细胞和神经回路机制。在这项研究中，研究小组首次建立了利用金黄色葡萄球菌产生的肠毒素研究小鼠食物中毒的范例。研究人员观察到，摄入肠毒素的小鼠并没有呕吐，而是表现出“张嘴”的行为。老鼠说“悦”，研究人员感到惊喜。这是因为实验室常用的啮齿类动物，如小鼠和大鼠，其胃肠道平滑肌不发达，因此无法将食物从胃中排出，这种“呕吐缺陷”就是导致呕吐的原因。 “恶心。”这是该领域长期缺乏合适的动物模型和研究范式的重要原因。但现在研究人员发现，小鼠的反胃行为可能模拟了人类食物中毒后“呕吐”的防御反应；他们发现它会引起类似于“恶心”的厌恶感觉，并会导致恐惧。肠道毒素调整口味避免有毒饮料。结果，研究人员成功建立了小鼠食物中毒的新研究范式。基于此，研究人员认为，肠嗜铬细胞在“恶心呕吐”反应中发挥着重要作用，可能是帮助大脑感知入侵病原体的“信息源”，我发现了一些东西。肠嗜铬细胞是分布于肠上皮的肠内分泌细胞，合成体内90%的血清素。当胃肠道受到肠毒素攻击时，这些细胞会被激活并释放大量5-羟色胺。敲除肠嗜铬细胞中血清素合成的限速酶基因Tph1后，由肠毒素引起的“恶心呕吐”反应显着减轻。在肠嗜铬细胞周围，表达5-羟色胺3 型受体基因(Htr3a+) 的迷走神经感觉末梢接收有关病原体入侵的重要信息，以响应5-羟色胺。该信息通过迷走神经传输至脑干孤束核，并被一组表达速激肽基因(Tac1+) 的神经元接收。利用光遗传学和化学遗传学技术，研究人员人工激活了孤束核中的这些Tac1+神经元，并证明它们可能直接引发小鼠的窒息行为和条件性味觉回避，我发现确实有。相反，灭活这组神经元或敲除Tac1 基因可以防止入侵病原体引起的“恶心呕吐”行为。
进一步分析表明，孤束核中的这些Tac1+ 神经元“分裂成两条通路”，一方面激活脑桥的厌恶中枢，引起与“恶心”相关的厌恶感。延髓会引起与“恶心”相关的厌恶感，它通过调节参与膈肌和腹部肌肉同时收缩的“干呕”神经元来引起干呕的运动行为。
研究图解：大脑感知毒素并引起“恶心、呕吐”反应的神经生物学机制（图片来源：参考文献[1]）
值得注意的是，曹鹏团队使用化疗药物阿霉素进行的实验表明，上述分子细胞和神经回路机制也参与了化疗药物引起的“恶心、呕吐”副作用。已被证明确实如此。研究人员总结道：“这一发现表明，化疗药物引起的‘恶心和呕吐’副作用可能是通过劫持进化上保守的食物中毒机制来实现的。”谢志勇（现任复旦大学脑翻译研究所独立PI）、北京生命科学研究院曹鹏实验室张显英、赵淼、生物岛研究所霍丽芳共同撰写了这篇论文。研究论文。曹鹏实验室的其他成员（黄美珠、张双峰、程新宇、顾华亭）也为本研究做出了重要贡献。曹鹏博士、谢志勇博士、王凤超博士和尚聪平博士为该研究论文的共同通讯作者。首都医科大学李大鹏博士、张晨博士以及中国科学技术大学詹成博士也参与了该项目并做出了重要贡献。北京生命科学研究所奚荣文研究员和罗敏敏研究员提供了关键的小鼠品系。该研究项目得到了国家自然科学基金委、科技部、北京生命科学研究院/清华大学生物医学交叉研究院的大力支持。北京生命科学研究所曹鹏课题组招募了充满科研热情和动力的研究生和博士后，研究大脑感知病原体入侵并引发防御反应的神经机制，热忱欢迎您一起研究。详情请见学习组主页：http://www.nibs.ac.cn/yjsjyimgshow.php cid=5sid=6id=1633
参考文献：[1] : Xie et al. Gut-to-Brain axis of toxin-induced defencerespons, Cell (2022), https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.10.001 免责声明：药明康德内容团队世界重点是展示生物医学健康研究的进展。本文仅供信息交流之用，文中所表达的观点并不代表药明康德的立场，也不意味着药明康德赞同或反对文中所表达的观点，但并非如此。本文不建议治疗。如果您需要治疗指导，请前往当地医院。版权声明：本文来自药明康德内容团队。欢迎个人转发朋友圈。未经许可，禁止媒体或机构在其他平台以任何形式转载。
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