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要治疗与大脑有关的疾病,可能需要调节肠道微生物 精选

已有 4885 次阅读 2021-2-4 17:24 |个人分类:读书笔记|系统分类:科研笔记

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现在科学家们正在开始研究肠道微生物是如何影响大脑健康的,这可能会导致更好更简单的脑部疾病治疗方法。

要治疗与大脑有关的疾病,可能需要调节肠道微生物。如果10多年前,哪位有这样的想法或者说法,一定会被认为是伪科学。

至少加拿大的神经学家简·福斯特(Jane Foster)2006年的一个发现就得到了类似这样的待遇。她的团队研究了两组小鼠:一组小鼠肠道中有某种微生物,而另一组小鼠肠道内缺乏这些微生物。观察这两组老鼠在迷宫的行为,发现它们对待敞开和封闭的道路有很大差异。所以他们就推测:肠道中的微生物似乎正在影响小鼠的大脑和行为。 

福斯特认为这个结果会引起整个研究领域的轰动。然后,待她将该结果撰写成一篇文章投稿时,很快就被拒了,她又重写了一遍,再次投稿,还是被拒了。看来人们并不买账,认为这指是一种伪现象。不过,她锲而不舍,经过三年不断修改、投稿七次,终于被录用了。

在现在主流的神经科学大会上,肠-脑的关联研究已经成为一个特色。过去十年中,成千上万的研究论文已经揭示出肠道中的微生物可能会对大脑产生深远的影响,并可能与一些疾病有关。

但伴随着这种研究兴趣的爆发,也出现了许多炒作。一些研究人员所说的因果关系,其实许多只是显示了微弱的相关性。相关,并不意味着有因果关系,因此,科学家们的重任是寻找其中的因果联系。

现在来看,最早研究帕金森综合症的詹姆斯帕金森(James Parkinson)医生就注意到,患者双臂出现麻木和刺痛感,他们的肠道中似乎有许多东西没有排除,所以就给病人开了泻药,十天后肠子空了,症状也消失了。更多的人注意到,一些罹患这种疾病的人在出现明显症状前很久就有了便秘。

帕金森综合症的标志性症状——震颤、僵硬和运动迟缓,目前知道是负责协调运动的神经元开始死亡,但这些神经元是如何死亡的,还不完全清楚,但知道与一种蛋白有关。帕金森病的患者中,蛋白出现了折叠错误,出现折叠错误的蛋白,又导致更多的蛋白出现折叠错误,直到最后在大脑中形成了有害的团块。同样,细菌蛋白可能为这种错误折叠提供了模板。

那么,还有一个问题是,肠道中的信号是如何到达大脑的呢?一个可能的管道是迷走神经。迷走神经连接脑干和许多器官,包括结肠,使其成为12条在大脑和身体其他部位之间传递信号的脑神经中最长的一条。

在20世纪70年代,胃溃疡的一种常见疗法就是移除全部或部分神经,抑制胃酸的产生。近几十年来,人们注意到了一个奇怪的现象:接受过这种手术的人似乎不太容易患上帕金森综合症了。

物质基础找到了,传递路径找到了,那么科学家就开始设计实验,用小鼠进行研究。他们将折叠错误的蛋白注射到小鼠肠道中,然后在大脑中也就看到了这种蛋白的产生;而如果研究人员事先移除小鼠的迷走神经,大脑中就不会出现折叠错误的蛋白了。

错误折叠的蛋白也是其他几种影响大脑疾病的标志,包括阿尔茨海默病和运动神经元疾病
肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,简称ALS)。不同的人,患有ALS的病情发展有快有慢,那么微生物对此是否有作用呢?科学家们找到两种使ALS症状恶化的微生物物种,还有一种,似乎可以使症状减轻。

细菌产生的小分子代谢物,可以进入血液并在身体中移动。我们的血液中至少一半的小分子,要么是微生物制造的,要么是由微生物调节的。所以现在要进行因果分析,就要证明存在一种细菌,证明这种细菌有一种产物,证明它游向了正确的靶器官,做了一些有利于疾病进程的事情。

比如对于患有肌萎缩侧索硬化症的人,发现缺乏某种微生物,导致体内的烟酰胺较少,所以科学家们现在正计划做临床试验,将烟酰胺作为补充剂对病人进行治疗,已经有了明显的效果。

如果某个疾病与微生物有关的,那么就有可能存在代际效应——母亲可能传给胎儿。而有些微生物,可能是需要传递下去的,如果没有被传递反而会出现问题。比如对于患自闭症的小鼠,如果让它们与正常小鼠生活在一起,它们会接触正常小鼠的粪便,自闭症行为消失了,因为有自闭症的小鼠,缺少一种特殊的细菌:雷氏乳杆菌。

这个研究很有趣!对于不太了解这方面工作的人,听起来有些毁三观的感觉。但生物体就是这么神秘,这么有趣!

引申开来,一个生物体,其实包含两组完全不相关的基因成分:一组来自其父母,这是天生的,生下来就被决定了;另一组刚开始来自母体,之后是后天可以改造的,就是体内的微生物群。现在,我们甚至难于下结论那一组基因更重要。人的性格、脾气、饮食、爱好、运动行为,甚至聪明程度,还有刚才说的一些与脑部有关的疾病,都与人体微生物有关。

所以,以后我们再发表获奖感言的时候,除了感谢自己的父母,还别忘了感谢自己体内的微生物,它们可能是促使你成功的无名英雄。

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该文的主要内容和证据和图片来自Nature 590, 22-25, 2021,doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00260-3 (https://www.nature.com/articles/d41586-021-00260-3)




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