所有動物必須通過產(chǎn)生適應(yīng)性行為來響應(yīng)食物的攝入。腸內(nèi)分泌細(xì)胞和腸神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元分布在胃腸道（GI），并在調(diào)節(jié)食物攝入的反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。 這些細(xì)胞在監(jiān)測消化道內(nèi)容物和調(diào)節(jié)GI運(yùn)動、分泌等局部過程中具有感受器作用。它們還可支配腸道迷走神經(jīng)感覺神經(jīng)元的動作向CNS發(fā)出信號。目前普遍認(rèn)為，腸道-大腦信號可能對調(diào)節(jié)內(nèi)心狀態(tài)如情緒和食欲很重要，來自腸道的信號讓我們知道什么時(shí)候吃飽了，大腦通過瘦素和生長激素來幫助我們控制食欲。但目前對腸道神經(jīng)元如何檢測攝食欲望以及影響CNS回路產(chǎn)生復(fù)雜神經(jīng)活動模式的理解不足。比如5-羥色胺（5-HT）對健康很重要，但是5-羥色胺在腸道影響攝食行為中的作用不清楚，即使在CNS中，5-HT的作用也沒有完全明確。已知C. elegans神經(jīng)系統(tǒng)中5-HT等神經(jīng)調(diào)節(jié)劑可調(diào)節(jié)與攝食有關(guān)的行為。例如，研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C. elegans遇到食物時(shí)，它們會放慢移動速度來吃掉食物，吃飽后又開始四處游蕩。5-羥色胺釋放參與線蟲移動減慢這個(gè)過程，卻不清楚是什么觸發(fā)了5-羥色胺釋放。Steven W. Flavell團(tuán)隊(duì)針對一種負(fù)責(zé)生產(chǎn)5-HT的腸神經(jīng)元——神經(jīng)分泌運(yùn)動神經(jīng)元（NSM）展開研究。

NSM位于線蟲消化器官咽（pharynx）的內(nèi)層，當(dāng)線蟲攝入細(xì)菌性食物時(shí)，NSM神經(jīng)元會立即激活。NSM神經(jīng)元具有長長的投射到線蟲腸道中的神經(jīng)突（neurite）（Figure 1A）。這種神經(jīng)突起充當(dāng)了NSM神經(jīng)元的感覺末梢，在線蟲攝入細(xì)菌性食物時(shí)起著激活這些神經(jīng)元的關(guān)鍵作用。當(dāng)C. elegans暴露于食物中時(shí)，NSM表現(xiàn)出與移動減緩相關(guān)的鈣離子信號峰。為了測試由食物引起的NSM鈣瞬變是否需要突觸輸入NSM，研究者對unc-13(s69)突變體的NSM活性進(jìn)行研究，數(shù)據(jù)結(jié)果表明，即使減弱突觸和神經(jīng)肽輸入，NSM仍會通過鈣瞬變產(chǎn)生獲取食物的響應(yīng)。而NSM表現(xiàn)出攝食依賴活性的前提是必須成功攝入細(xì)菌類食物，并且細(xì)菌膜熱不敏感組分是激活NSM活性的必要條件，單純的機(jī)械刺激也不會激活NSC活性?？偟膩碚f，NSM以不需要突觸或神經(jīng)肽輸入的方式響應(yīng)細(xì)菌食物的攝入。

進(jìn)一步研究結(jié)果揭示出兩個(gè)新的位于神經(jīng)突最頂端的離子通道被稱為DEL-3和DEL-7，是NSM神經(jīng)元被攝入的細(xì)菌性食物激活所必需的（Figure 2，F(xiàn)igure 3）。這兩種離子通道屬于酸敏感離子通道（acid-sensing ion channel, ASIC）蛋白家族。ASIC存在于包括人類在內(nèi)的所有動物中，在味覺和疼痛檢測方面起作用，而其他功能仍然未知。有趣的是，這些蛋白在哺乳動物腸道腸神經(jīng)元中也有表達(dá)。因此ASIC可能在檢測存在于消化道和其他地方的細(xì)菌群體中發(fā)揮著重要作用。DEL-3和DEL-7如何感知細(xì)菌？可能是這兩種離子通道直接檢測細(xì)菌分泌的化合物，也可能是細(xì)菌化合物與附近的受體相互作用，隨后激活這兩種離子通道。另外，線蟲食物攝取引起的減速是由食物攝入、氣味/氣體等感官變化，還是兩者相互作用引起的尚不清楚。研究結(jié)果顯示DEL-3和DEL-7在進(jìn)食誘導(dǎo)行為放緩中發(fā)揮重要作用（Figure 4），當(dāng)接近食物時(shí)，DEL-3和DEL-7在其他細(xì)胞中起作用以減緩運(yùn)動，但在NSM中必須要接觸食物后才會減緩運(yùn)動。一旦NSM細(xì)胞的離子通道被激活，細(xì)胞就開始分泌5-羥色胺，然后就會被附近表達(dá)5-羥色胺受體的神經(jīng)元檢測到，這表明食物攝取與5-HT依賴性減慢移動相關(guān)。

作者又分別針對饑餓狀態(tài)、飽腹?fàn)顟B(tài)下C. elegans是否保持一致的信號傳導(dǎo)展開研究，結(jié)果表明NSM對食物攝入的反應(yīng)受飽腹感調(diào)節(jié)：饑餓動物NSM食物攝入后立即被激活，而在喂養(yǎng)良好的動物中被抑制，直到其活性在喂養(yǎng)后期被解除（Figure 5）。DEL-7和DEL-3作為NSM富集的通道，這些通道需要依賴于攝食的NSM活動，這反過來驅(qū)動動物進(jìn)食時(shí)的緩慢運(yùn)動。DEL-7通道突變也會改變NSM動力學(xué)和相關(guān)生物體行為動力學(xué)（Figure 6）。

本研究發(fā)現(xiàn)線蟲腸道中一類神經(jīng)元專門用于監(jiān)測線蟲何時(shí)攝入細(xì)菌,一旦這種情形發(fā)生，這些神經(jīng)元就釋放一種神經(jīng)遞質(zhì)，這種神經(jīng)遞質(zhì)給大腦發(fā)出停止移動的信號，并在這種特定的神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)新的用于檢測細(xì)菌的離子通道（DEL-7和DEL-3）。但另一個(gè)懸而未決的問題是，線蟲感應(yīng)細(xì)菌的基本機(jī)制是否也適用于人類。人類腸道中含有各種各樣的細(xì)菌，腸道內(nèi)排列著被稱為腸嗜鉻細(xì)胞的神經(jīng)元樣細(xì)胞，這些細(xì)胞也可以生產(chǎn)5-羥色胺，并將它們傳遞給大腦感官神經(jīng)元。未來研究思路可能旨在5-羥色胺、腸-腦信號如何改變哺乳動物行為，在線蟲中的新發(fā)現(xiàn)可以為腸-腦軸相關(guān)研究提供新的見解。