吃了受污染的食物后想呕吐的冲动是身体对清除细菌毒素的自然防御反应。由北京国家生命科学研究院的一个团队领导的研究人员现已绘制出小鼠从肠道到大脑的防御反应的详细神经通路，小鼠可以干呕，但不会呕吐。他们的研究结果可以帮助科学家为接受化疗的癌症患者开发更好的抗恶心药物。

“干呕的神经机制类似于呕吐，”PengCao博士说。“在这个实验中，我们成功地建立了一个研究小鼠毒素引起的干呕的范例，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......通过这项研究，我们现在可以更好地理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。”Cao是研究人员在Cell上发表的论文的通讯作者，该论文的标题为“Thegut-to-brainaxisfortoxin-induceddefensiveresponses”。

许多食源性细菌在被摄入后会在宿主体内产生毒素。大脑在感知到它们的存在后，会启动一系列生物反应，包括干呕和呕吐等运动反射，以摆脱这些物质，以及令人不快的恶心感，这就是作者所说的条件性风味回避(CFA)的“教学信号”，有助于防止将来摄入相同的毒素。而且，正如作者进一步评论的那样，“矛盾的是，这些保护身体免受毒素侵害的防御反应是化疗药物严重副作用的主要原因。”

虽然在过去几十年中对毒素诱导的防御反应的神经生物学进行了深入研究，但我们的大脑如何启动这些生物反应的过程仍然难以捉摸。“人们对毒素检测和防御反应协调的机制知之甚少，”该团队继续说道。正如Cao评论的那样，“……关于信号如何从肠道传输到大脑的细节尚不清楚，因为科学家无法在小鼠身上研究该过程。”啮齿类动物无法呕吐，可能是因为它们的食道较长且肌肉力量与体型相比较弱。因此，作者指出，“阻碍解决这些问题的主要障碍是缺乏基于小鼠的实验范式。”

由于啮齿类动物无法呕吐，科学家们一直在研究狗和猫等其他动物的这种防御反应，但这些动物的研究并不全面，未能揭示恶心和呕吐的机制。

曹和他的团队注意到，虽然老鼠不会呕吐，但它们确实会干呕，这意味着它们也会有呕吐的冲动，尽管没有能力呕吐。“……老鼠确实表现出条件性回避味道(CFA)和潜在的类似干呕的行为，”科学家们指出。在他们的研究中，该团队在小鼠身上进行了一系列实验，以更仔细地研究支持毒素诱导的防御反应(例如干呕)的肠脑机制和细胞类型。

该团队首先证明，接受金黄色葡萄球菌产生的细菌毒素A型葡萄球菌肠毒素(SEA)的小鼠会迅速张口异常。接受SEA治疗的老鼠张嘴的角度比接受盐水的对照组动物的嘴巴张开的角度要大。此外，在这些张嘴的过程中，经过SEA处理的小鼠的横膈膜和腹部肌肉同时收缩，这种模式也出现在狗呕吐时。在正常呼吸期间，动物的横膈膜和腹肌会交替收缩。

在给予SEA的小鼠中，研究小组发现毒素激活了肠腔内壁上的肠嗜铬(EC)细胞释放神经递质血清素(5-HT)。研究表明，释放的血清素与位于肠道的迷走神经感觉神经元上的受体结合，后者将信号沿着迷走神经从肠道传递到背侧迷走神经复合体中特定类型的神经元——Tac1+(DVC)神经元——在脑干中。当Cao和他的团队随后使Tac1+DVC神经元失活时，SEA处理的小鼠比具有正常Tac1+DVC神经元活动的小鼠干呕更少。

作者解释说，“我们确定了一个分子定义的肠-脑回路，该回路由Htr3a+迷走神经感觉神经元的一个子集组成，这些神经元在功能上将Tac1+DVC神经元与5-HT+肠道EC细胞联系起来……我们发现肠道中5-HT合成的消融EC细胞损害了干呕样行为和CFA，这表明EC细胞是毒素诱导的防御反应的肠道化学传感器。”

此外，研究小组还研究了化疗药物是否会激活相同的神经通路。他们将一种常见的化疗药物多柔比星注射到小鼠体内。该药物使小鼠干呕，但当该团队使它们的Tac1+DVC神经元或肠嗜铬细胞合成的血清素失活时，动物的干呕行为显着减少。

曹说，目前一些给予化疗患者的抗恶心药物——例如格拉司琼——通过阻断血清素受体起作用。新报告的研究有助于解释为什么这些药物有效。Cao和他的同事接下来想探索毒素如何作用于肠嗜铬细胞。初步研究表明，肠嗜铬细胞不能直接感知毒素的存在。该过程可能涉及肠道中受损细胞的复杂免疫反应。

“除了食源性细菌，人类还会遇到很多病原体，我们的身体也配备了类似的机制来排出这些有毒物质，”曹说，他建议未来的研究可能会揭示新的更好的药物靶点，包括抗恶心药物.“例如，咳嗽是我们身体试图清除冠状病毒的尝试。这是一个令人兴奋的新研究领域，研究大脑如何感知病原体的存在并启动反应以消除它们。”