每次在假期里吃完那些丰盛的大餐后，胃和肠道内壁的细胞都会向血液中释放激素，向大脑发出信号，告诉它你已经吃饱，应该停止进食。
如今，杜克大学的研究人员绘制出另一套系统：一种肠道与神经系统之间的细胞间联系，它可能比激素经血液释放的方式更直接。
这套新系统可能会改变研究人员对饱腹感如何产生的理解，以及胃旁路手术可能如何影响这种感觉。研究结果于2015年1月2日发表于《临床研究杂志》，也为一种可能的新机制提供了线索：食源性病毒借此进入大脑。
“这项研究支持这样一种观点：肠道感受可能确实有其生物学基础，”杜克大学医学副教授迭戈·博霍尔克斯说。“食物一接触肠壁，大脑就会实时知道肠道里正在发生什么，”博霍尔克斯说。他是在罗杰·利德尔博士的实验室从事博士后研究时开展这项研究的；利德尔是胃肠病学教授。
几年前，利德尔的团队开发了可视化一种细胞的方法。这种细胞散布在小鼠肠道内壁，其特征与神经元极为相似。这些细胞在肠道表面形态正常，但其底部有一条长长的突起。
“问题是，一个本该只负责释放激素的细胞，为什么会有一整条突起？另一端一定有一个目标，”博霍尔克斯说。
这些特殊突起被称为“神经突”，由名为胶质细胞的支持细胞滋养。胶质细胞与神经元协同工作，这当时提示神经突可能参与神经元回路。
在这项新研究中，研究人员更细致地追踪了神经突的接触对象，发现它们靠近小肠和大肠中的单个神经纤维，而非血管。他们发现，约60%的神经突与感觉神经元接触，这支持了它们可能参与肠道感觉的观点。
研究团队进一步发现，神经突与神经元不仅彼此接触，还会相互连接。在培养皿中，从大脑分离出的单个感觉神经元伸展出去，与一个神经突接触；以细胞尺度衡量，两者相距约半个橄榄球场。
“对我们来说，那是一个无法回头的节点，”博霍尔克斯说。“这说明这些细胞知道如何靠近神经元”，不过具体机制尚不清楚。他补充说，这种连接尤其令人惊讶，因为此前从未有人在完全脱离邻近细胞的情况下培养过这些细胞。
神经突与神经元十分相似——它们拥有许多相同的信号发送和接收机制——因此研究人员随后尝试用一种失活版本的狂犬病病毒感染小鼠结肠。狂犬病病毒最初通过感染神经元在体内传播。实验室通常使用这种病毒作为工具，以观察一个神经元与另一个神经元之间的单一连接。
博霍尔克斯说，这是一场冒险的尝试，但奏效了。引入病毒一周后，只有带有神经突的细胞受到感染。
“这提供了一条通路，使狂犬病病毒能够从肠腔进入神经系统，”杜克脑科学研究所成员罗杰·利德尔说。“这意味着，人可能会因食用狂犬病病毒而感染狂犬病。也许其他病毒也能通过这条通路感染神经系统。”
这项新研究聚焦于神经突与最靠近肠道的神经元之间的联系，但研究团队目前正致力于追踪从肠道到大脑的完整路径。
这项研究的其他作者包括杜克大学医学中心的拉菲克·沙希德、艾伦·埃德曼、亚历克斯·克雷格、王宇、妮可·卡拉科斯和王帆。
这项工作得到美国国立卫生研究院（R01DK091946和F32DK094704）以及美国退伍军人事务部（I01BX002230）的支持。
本文由 《杜克今日》合作发表。发表本文并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
关注论坛：议程 订阅我们的每周简报。
作者：卡尔·贝茨为《杜克今日》撰稿。
图片： 2012年3月27日，在伦敦威康收藏馆的一场展览上，可以看到展示大脑不同部位的石膏颅相学头模。路透社/克里斯·赫尔格伦