发布时间:2022-12-23 11:41 原文链接: 一条依赖于微生物的肠道大脑途径调节运动的动机

美国宾夕法尼亚大学Christoph A. Thaiss研究团队发现,一条依赖于微生物的肠道-大脑途径调节运动的动机。相关论文于2022年12月14日在线发表在《自然》杂志上。

研究人员报告了在小鼠中发现了一种肠道与大脑的联系,它通过在体育活动中增强多巴胺信号来提高运动表现。研究人员发现,肠道内依赖微生物产生的内源性大麻素代谢物刺激了表达TRPV1的感觉神经元的活动,从而提高了运动期间腹侧纹状体的多巴胺水平。对这一途径的刺激可以提高跑步成绩,而微生物组的耗竭、外周内源性大麻素受体的抑制、脊髓传入神经元的去除或多巴胺的阻断则会削弱运动能力。

这些发现表明,运动的奖赏特性受肠道派生的互感回路的影响,并为运动表现的个体间差异性提供了一个依赖于微生物群的解释。这项研究还表明,刺激肠道信号向大脑传输的仿生分子可能会增强运动的动机。

据悉,运动对健康的生理学产生了广泛的有益影响。然而,人们对调节个人参与体育活动动机的机制仍不完全了解。刺激参与竞争性和娱乐性运动的一个重要因素是长时间的体育活动所带来的激励性快乐,这种快乐是由运动引起的大脑神经化学变化所触发的。

附:英文原文

Title: A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise

Author: Dohnalov, Lenka, Lundgren, Patrick, Carty, Jamie R. E., Goldstein, Nitsan, Wenski, Sebastian L., Nanudorn, Pakjira, Thiengmag, Sirinthra, Huang, Kuei-Pin, Litichevskiy, Lev, Descamps, Hlne C., Chellappa, Karthikeyani, Glassman, Ana, Kessler, Susanne, Kim, Jihee, Cox, Timothy O., Dmitrieva-Posocco, Oxana, Wong, Andrea C., Allman, Erik L., Ghosh, Soumita, Sharma, Nitika, Sengupta, Kasturi, Cornes, Belinda, Dean, Nitai, Churchill, Gary A., Khurana, Tejvir S., Sellmyer, Mark A., FitzGerald, Garret A., Patterson, Andrew D., Baur, Joseph A., Alhadeff, Amber L., Helfrich, Eric J. N., Levy, Maayan, Betley, J. Nicholas, Thaiss, Christoph A.

Issue&Volume: 2022-12-14

Abstract: Exercise exerts a wide range of beneficial effects for healthy physiology1. However, the mechanisms regulating an individual’s motivation to engage in physical activity remain incompletely understood. An important factor stimulating the engagement in both competitive and recreational exercise is the motivating pleasure derived from prolonged physical activity, which is triggered by exercise-induced neurochemical changes in the brain. Here, we report on the discovery of a gut–brain connection in mice that enhances exercise performance by augmenting dopamine signalling during physical activity. We find that microbiome-dependent production of endocannabinoid metabolites in the gut stimulates the activity of TRPV1-expressing sensory neurons and thereby elevates dopamine levels in the ventral striatum during exercise. Stimulation of this pathway improves running performance, whereas microbiome depletion, peripheral endocannabinoid receptor inhibition, ablation of spinal afferent neurons or dopamine blockade abrogate exercise capacity. These findings indicate that the rewarding properties of exercise are influenced by gut-derived interoceptive circuits and provide a microbiome-dependent explanation for interindividual variability in exercise performance. Our study also suggests that interoceptomimetic molecules that stimulate the transmission of gut-derived signals to the brain may enhance the motivation for exercise.

DOI: 10.1038/s41586-022-05525-z

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05525-z


相关文章

科学家在不可能的地方发现了生命

在一项近日发表于《通讯-地球》的研究中,科学家探究了微生物如何在地球最恶劣的水下环境中存活。他们分析了脂质生物标志物——这类特殊脂肪分子能反映生物活性,以此揭示这些生物体的生存策略。该地点的pH值高达......

人类肠道中的微生物能将膳食纤维转化为额外热量

在人体肠道深处栖息着熙熙攘攘的微生物群落,每种微生物都在食物消化过程中扮演特定角色。其中存在一种能产生甲烷的特殊微生物,美国亚利桑那州立大学最新研究表明,这种产生甲烷的微生物可能影响人体从摄入食物中提......

科学家阐明生态系统功能的微生物维持机制

近日,东北林业大学生态学院团队在生态系统多功能性的微生物维持机制方面取得新进展。该研究揭示了土壤微生物通过调整高产-资源获取-胁迫耐受生态对策来应对干旱的内在机制,从微生物生态对策的新视角阐明了生态系......

复旦大学粟硕团队绘制全球首个哺乳动物高分辨率微生物与耐药基因图谱

哺乳动物体内微生物及其携带的抗生素耐药基因(ARG)的跨宿主传播,是潜藏的重大公共卫生风险源。然而,现有研究面临多重技术瓶颈:低丰度微生物难以检测导致潜在病原漏报;大量未报道的微生物物种缺失限制了多样......

研究发现热融塌陷促进土壤微生物碳利用效率

持续的气候变暖造成多年冻土大面积融化。作为剧烈的冻土融化形式,热融塌陷会在短时间内改变植被、土壤和水文等过程,从而影响土壤微生物及其介导的碳过程。微生物碳利用效率是指微生物将吸收的碳分配至自身生长的比......

微生物可复刻巧克力风味

英国科学家研究发现,微生物群落能通过发酵可可豆,复制出高品质巧克力的风味特征,研究或能帮助提升醇正风味巧克力的工业化生产。相关研究8月18日发表于《自然-微生物学》。巧克力的独特风味取决于可可豆的发酵......

“生长曲线”当指挥:难养微生物也能唱“独角戏”

在地球的深海热泉、湿地,或者动物肠道和沉积物等环境中,生活着一群“无氧居民”——厌氧微生物。他们能分解有机废物、产生甲烷等可再生能源,还能参与温室气体的生成和消减——从污水处理厂到畜禽养殖、从沼气利用......

第十六届全国微生物资源学术研讨会召开

8月13日至17日,第十六届全国微生物资源学术研讨会在甘肃省张掖市召开。来自全国高等院校、科研院所和企业的500余位专家、学者及科研代表齐聚一堂。会议共安排了142场学术报告,包括34场大会主报告、8......

我国学者在精准抗菌研究领域取得进展

图TseVs效应蛋白的种属特异性抗菌机制在国家自然科学基金项目(批准号:32270061和32100019)资助下,南方科技大学傅暘教授研究团队在VI型分泌系统(T6SS)抗菌效应蛋白(以下简称:抗菌......

小小酵母,如何撬动跨界革命,引爆微生物的无限可能?

酵母,这一古老的微生物,不仅是人类饮食文化的重要伙伴,更在现代科技赋能下,衍生出食品加工用酵母、酵母加工制品、富营养素酵母等多样化产品,广泛应用于食品、农业、水产养殖、营养保健等领域。食品加工用酵母:......