Gut-Brain-Behavior又添新证据——肠道细菌产生的维生素 B12 调节胆碱能信号

2024年1月，美国麻省大学Mark J. Alkema研究组发现，肠道细菌产生的维生素B12可调节胆碱能信号传导。该项研究成果在线发表在nature cell biology杂志上。这项研究是基于秀丽隐杆线虫探究肠道微生物调节线虫纤维的作用机制。

在本研究中，为了探究出单一细菌对特定大脑功能的影响，研究人员给线虫喂食了一种由单一细菌所组成的饮食，这种细菌携带有特殊的突变，会导致大脑中的兴奋性/抑制性信号失衡，同时还会促使线虫出现癫痫样行为，人类中的类似遗传突变也会引起偏头痛。研究者Kang给这些突变的秀丽隐杆线虫喂食含有单一细菌群落的饮食，并观察其癫痫发作的频率，在所测试的40种不同的细菌饮食中，有18种饮食减少了线虫癫痫发作的次数，进一步实验结果表明，这些细菌的共同特征就是其都能产生维生素B12。

Fig. 1 B12 produced by gut bacteria suppresses the hyperactive behavior of unc-2(gof ) mutants.

研究人员发现肠道中产生维生素B12的细菌可以调节宿主秀丽隐杆线虫的兴奋性胆碱能信号传导和行为。研究人员证明，维生素B12可通过重新连接肠道中的蛋氨酸（Met）/S-腺苷蛋氨酸循环，减少神经系统中的胆碱能信号。研究人员发现蛋氨酸/S-腺苷蛋氨酸循环与胆碱氧化途径之间存在保守的代谢交流。

Fig. 5 B12 modulates excitatory cholinergic signaling through metabolic crosstalk between the Met/SAM cycle and the choline-oxidation pathway

此外，研究人员还发现维生素B12对这些途径的代谢重构限制脑功能之间的关联，从而进一了神经元合成乙酰胆碱所需的游离胆碱，从而降低了胆碱能信号的传递。这项研究揭示了肠道细菌调节宿主行为并可能影响神经系统健康的肠脑交流途径。

此研究通过使用其它人类疾病的线虫模型并测试其它代谢产物和细菌，建立一种新的研究思路，希望能揭示肠道微生物组和大步改善人类健康。