当我们吃被潜在有害细菌污染的食物时,呕吐是身体排出毒素的关键方式。为了更仔细地观察从起球到投掷的过程,一组研究人员在小鼠身上追踪了类似的过程,从肠道到大脑。
奇怪的是,老鼠实际上并不会呕吐,可能是因为与它们的体型相比,它们的食道太长,肌肉力量太弱。
然而,它们确实会干呕,这对于检查食物中毒背后的生物信号来说是一个足够好的迹象。
“干呕的神经机制与呕吐相似,”神经生物学家曹鹏说,来自北京国家生物科学研究所。
“在这个实验中,我们成功地建立了一个研究毒素引起的小鼠干呕的范例,通过它我们可以在分子和细胞水平上研究大脑对毒素的防御反应。”
给小鼠提供细菌毒素葡萄球菌肠毒素 A (SEA) 样本后,该毒素是由金黄色葡萄球菌它还会导致人类食源性疾病——研究人员观察到动物异常张大嘴的动作,以及横膈膜和腹部肌肉的收缩(我们在狗呕吐时也会看到这种情况)。
通过荧光标记过程,表明肠道中的 SEA 激活了神经递质血清素的释放。然后,这种血清素会启动一个化学过程,沿着迷走神经(肠道和大脑之间的主要连接器)向脑干中称为 Tac1+DVC 神经元的特定细胞发送信息。
当研究人员人为地灭活这些 Tac1+DVC 神经元时,干呕减轻了。同样的情况也发生在阿霉素(一种常见的化疗药物)引起的恶心上:当 Tac1+DVC 神经元关闭或停止产生血清素时,与对照组相比,小鼠的干呕次数要少得多。
“通过这项研究,我们现在可以更好地了解恶心和呕吐的分子和细胞机制,这将有助于我们开发更好的药物,”曹说。
研究人员发现,由所谓的肠嗜铬细胞组成的肠道组织负责在肠道中释放血清素,未来的研究可以研究毒素如何与这些细胞相互作用,特别是如何引发呕吐过程。
这项研究得出的详细地图可能会让我们更多地了解食物中毒和化疗。结果表明,身体对两者都会产生类似的防御反应,尽管需要对人类进行进一步的研究来确定结果与我们自身生物学的相关性。
最终,这项研究可能会为正在接受化疗的人提供更好的抗恶心药物,从而使处方药物能够对抗恶心。更少的不舒服的副作用。
“除了食源性细菌之外,人类还会遇到很多病原体,我们的身体也具备类似的机制来排出这些有毒物质,”曹说。
“例如,咳嗽是我们的身体试图清除。这是一个新的、令人兴奋的研究领域,涉及大脑如何感知病原体的存在并启动反应来清除它们。”
该研究发表于细胞。