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腸道微生物可能是治療神經系統疾病的關鍵

腸道微生物可能是治療神經系統疾病的關鍵
  • 腸道微生物可能有助於治療神經系統疾病的症狀。 

  • 用一種稱為「治療」的特定微生物進行治療 羅伊氏乳桿菌 促進了改善患有自閉症樣疾病的動物的社會行為缺陷的化合物的生產。

這篇文章發表於 B艾勒醫學院新聞: 

當我們思考神經系統疾病的原因以及如何治療它們時,我們會想到針對大腦。 但這是最好的還是唯一的方法? 也許不會。 貝勒醫學院科學家的新研究表明,腸道中的微生物可能會導致與複雜神經系統疾病相關的某些症狀。 研究結果發表在期刊上 細胞,也顯示微生物啟發的療法有一天可能有助於治療它們。

Mauro costa-mattioli 博士是卡倫基金會神經科學教授、記憶和大腦研究中心主任,他與他的團隊發現,不同的異常行為是由宿主基因和微生物組相互依賴地調節的。 具體來說,研究小組發現,在神經發育障礙的小鼠模型中,過動症是由宿主的遺傳學控制的,而社交行為缺陷是由腸道微生物組介導的。

更重要的是,從治療的角度來看,他們發現使用促進腸道中生物蝶呤家族化合物產生的特定微生物治療或用代謝活性生物蝶呤分子治療可以改善社交行為,但不能改善運動活動。

「我們是宿主基因和微生物基因的承載者。雖然傳統上大多數關注點都集中在宿主基因上,但腸道微生物組,即生活在我們體內的微生物群落,是遺傳訊息的另一個重要來源, ”科斯塔-馬蒂奧利說。 。

Costa-mattioli 小組的工作提供了一種不同的思考神經系統疾病的方法,在神經系統疾病中,人類和微生物基因相互作用並導致這種疾病。 他們的研究結果還表明,有效的治療可能需要針對大腦和腸道,才能完全解決所有症狀。 此外,他們還提出了其他複雜疾病(例如癌症、糖尿病、病毒感染或其他神經系統疾病)可能具有微生物組成分的可能性。

腦-腸-微生物組串擾

「在人類中研究這些複雜的相互作用非常困難,因此在這項研究中,我們使用了一種神經發育障礙小鼠模型,其中這些動物缺乏Cntnap2 基因的兩個拷貝(Cntnap2-/- 小鼠) ,”共同第一說作者肖恩·杜林 (Sean Dooling),博士Costa-Mattioli 實驗室的分子和人類遺傳學候選人。 「這些小鼠表現出社交缺陷和過動症,類似於自閉症譜系障礙(ASD) 中觀察到的情況。此外,與許多患有自閉症譜系障礙的人一樣,這些小鼠與沒有自閉症譜系障礙的小鼠相比,構成其微生物組的細菌也發生了變化。

進一步的實驗表明,調節腸道微生物組改善了突變小鼠的社交行為,但沒有改變它們的過動症,這表明微生物組的變化選擇性地促進了動物的社交行為。

「我們能夠區分微生物組和動物基因突變對行為變化的影響,」杜林說。 “這表明腸道微生物組作為研究健康和疾病的重要變量不應被忽視。”

在掌握了這些知識後,研究人員更深入研究了微生物組對動物社交缺陷產生影響的機制。 根據他們先前的工作,研究人員用益生菌微生物治療了小鼠, 羅伊氏乳桿菌.

“我們發現 羅伊氏乳桿菌 也可以恢復正常的社交行為,但不能糾正Cntnap2-/- 小鼠的過度活躍,」共同第一作者Shelly Buffington 博士說,她曾是Costa-Mattioli 實驗室的博士後研究員,現在是德克薩斯大學醫學院的助理教授加爾維斯頓分店。

然而,更大的驚喜出現了,當研究人員給不合群的小鼠服用一種代謝物或化合物時,他們發現宿主腸道中的代謝物或化合物會增加 羅伊氏乳桿菌。 他們發現,用代謝物而不是細菌治療動物後,它們的社交缺陷也得到了改善。

「這為我們提供了至少兩種可能的方法,透過細菌或細菌誘導的代謝物從腸道調節大腦,」布芬頓說。

細菌可以治癒你的大腦及其他部位

這項工作能否激發治療神經系統疾病的新突破? 雖然現在下定論還為時過早,但研究人員對他們的發現的轉化意義感到特別興奮。 布芬頓說:“我們的工作強化了一個新領域的新興概念,即開發安全有效的治療方法,透過選擇性益生菌菌株或細菌啟發的藥物來針對腸道微生物組。”

杜林補充說:“隨著我們更多地了解這些細菌的工作原理,我們將能夠更精確、更有效地利用它們的力量來幫助治療大腦甚至更多。”

這項研究代表了該領域向前邁出的重要一步,因為許多疾病,尤其是影響大腦的疾病,仍然很難治療。

Costa-Mattioli 說:“儘管科學取得了進步,基因操縱也有希望,但調節人類基因來治療疾病仍然很困難,但調節我們的微生物組可能是一種有趣的、非侵入性的替代方案。” 的確, 羅伊氏乳桿菌 目前正在義大利對自閉症兒童進行一項臨床試驗,科斯塔-馬蒂奧利計劃很快就開始自己的試驗。

「在我最瘋狂的夢想中,我從來沒有想像過腸道中的微生物可以調節行為和大腦功能。現在認為基於微生物的策略可能是治療神經功能障礙的可行方法,雖然仍然很瘋狂,但非常令人興奮。

這項研究發表於 細胞 2021 年 3 月。



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