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微生物菌群的改變和加速疾病進(jìn)展之間存在潛在聯(lián)系
閱讀:644 發(fā)布時(shí)間:2019/7/25 14:12:44
Weizmann科學(xué)研究所的研究人員在小鼠身上發(fā)現(xiàn),腸道微生物(統(tǒng)稱為腸道微生物群)可能會(huì)影響肌萎縮側(cè)索硬化(ALS)。發(fā)表在Nature雜志上的研究結(jié)果顯示,小鼠接受某些腸道微生物菌株或由這些微生物分泌的已知物質(zhì)后,類似ALS疾病的進(jìn)展會(huì)減慢很多。初步結(jié)果表明,微生物群調(diào)控功能的研究結(jié)果可能也適用于ALS患者.
“我們長期以來的科研和醫(yī)學(xué)目標(biāo)是闡明微生物群對(duì)人類健康和疾病的影響,而大腦是一個(gè)迷人的新領(lǐng)域,”免疫學(xué)系的Eran Elinav教授說。他的團(tuán)隊(duì)與計(jì)算機(jī)科學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)系的Eran Segal教授一起進(jìn)行了這項(xiàng)研究。Segal說:“鑒于越來越多證據(jù)表明微生物群影響大腦功能和疾病,我們想研究其在ALS中的潛在作用。”
開始科學(xué)家們?cè)谝幌盗袑?shí)驗(yàn)中證明,在給轉(zhuǎn)基因小鼠使用廣譜抗生素清除其大部分腸道微生物之后,類似ALS的疾病癥狀惡化。此外,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在無菌條件下繁殖這些易患ALS的小鼠(根據(jù)定義,在無菌條件下,小鼠本身不攜帶微生物群)是非常困難的,因?yàn)檫@些小鼠在無菌環(huán)境中生存困難。總之,這些結(jié)果暗示了在遺傳上易患ALS的小鼠,微生物菌群的改變和加速疾病進(jìn)展之間存在潛在聯(lián)系。
接下來,利用先進(jìn)的計(jì)算方法,科學(xué)家們對(duì)易患ALS小鼠體內(nèi)微生物群的組成和功能進(jìn)行了描述,并與普通小鼠進(jìn)行了比較。他們鑒定出11種隨疾病發(fā)展的微生物菌株,變化甚至出現(xiàn)在小鼠顯示明顯ALS癥狀之前。當(dāng)科學(xué)家分離出這些微生物菌株,并在抗生素治療后將它們一個(gè)接一個(gè)地(以益生菌樣補(bǔ)充劑的形式)給予易患ALS的小鼠時(shí),其中一些菌株對(duì)這種類似ALS疾病有負(fù)面影響。但有一種菌株,即嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila),顯著減緩了小鼠的疾病進(jìn)展,延長了它們的生存期。
為了揭示阿克曼氏菌作用的機(jī)制,科學(xué)家們檢測(cè)了腸道微生物分泌的數(shù)千個(gè)小分子。他們將注意力集中在一種叫做煙酰胺(nicotinamide,NAM)的分子上:抗生素治療后,易患ALS小鼠的血液和腦脊液中的煙酰胺水平降低,在這些小鼠補(bǔ)充阿克曼氏菌(能夠分泌這種分子)后,煙酰胺水平升高。為了證實(shí)NAM確實(shí)是一種微生物群分泌可能會(huì)抑制ALS進(jìn)程的分子,科學(xué)家們不斷向易患ALS小鼠輸注NAM,這些小鼠的臨床情況明顯改善。對(duì)這些小鼠大腦中的基因表達(dá)進(jìn)行詳細(xì)研究,NAM改善了它們運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的功能。