Nature：肠道细菌浑身是宝，其分泌物可延缓ALS病程
2019-07-26 佚名 生物通
Weizmann科学研究所的研究人员在小鼠身上发现，肠道微生物（统称为肠道微生物群）可能会影响肌萎缩侧索硬化（ALS）。
Weizmann科学研究所的研究人员在小鼠身上发现，肠道微生物（统称为肠道微生物群）可能会影响肌萎缩侧索硬化（ALS）。发表在Nature杂志上的研究结果显示，小鼠接受某些肠道微生物菌株或由这些微生物分泌的已知物质后，类似ALS疾病的进展会减慢很多。初步结果表明，微生物群调控功能的研究结果可能也适用于ALS患者。
Weizmann科学研究所的研究人员在小鼠身上发现，肠道微生物（统称为肠道微生物群）可能会影响肌萎缩侧索硬化（ALS）。发表在Nature杂志上的研究结果显示，小鼠接受某些肠道微生物菌株或由这些微生物分泌的已知物质后，类似ALS疾病的进展会减慢很多。初步结果表明，微生物群调控功能的研究结果可能也适用于ALS患者。
“我们长期以来的科研和医学目标是阐明微生物群对人类健康和疾病的影响，而大脑是一个迷人的新领域，”免疫学系的Eran Elinav教授说。他的团队与计算机科学和应用数学系的Eran Segal教授一起进行了这项研究。Segal说：“鉴于越来越多证据表明微生物群影响大脑功能和疾病，我们想研究其在ALS中的潜在作用。” 这项研究由博士后Eran Blacher和Stavros Bashiardes博士以及工作人员Hagit Shapiro博士领导。他们与Eran Segal实验室的博士后研究员Daphna Rothschild博士、Hadassah医学中心运动神经元疾病诊所主任Marc Gotkine博士以及来自Weizmann科学研究所和其它地方的科学家合作。
开始科学家们在一系列实验中证明，在给转基因小鼠使用广谱抗生素清除其大部分肠道微生物之后，类似ALS的疾病症状恶化。此外，科学家们发现，在无菌条件下繁殖这些易患ALS的小鼠（根据定义，在无菌条件下，小鼠本身不携带微生物群）是非常困难的，因为这些小鼠在无菌环境中生存困难。总之，这些结果暗示了在遗传上易患ALS的小鼠，微生物菌群的改变和加速疾病进展之间存在潜在联系。
接下来，利用先进的计算方法，科学家们对易患ALS小鼠体内微生物群的组成和功能进行了描述，并与普通小鼠进行了比较。他们鉴定出11种随疾病发展的微生物菌株，变化甚至出现在小鼠显示明显ALS症状之前。当科学家分离出这些微生物菌株，并在抗生素治疗后将它们一个接一个地（以益生菌样补充剂的形式）给予易患ALS的小鼠时，其中一些菌株对这种类似ALS疾病有负面影响。但有一种菌株，即嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila），显着减缓了小鼠的疾病进展，延长了它们的生存期。
为了揭示阿克曼氏菌作用的机制，科学家们检测了肠道微生物分泌的数千个小分子。他们将注意力集中在一种叫做烟酰胺（nicotinamide，NAM）的分子上：抗生素治疗后，易患ALS小鼠的血液和脑脊液中的烟酰胺水平降低，在这些小鼠补充阿克曼氏菌（能够分泌这种分子）后，烟酰胺水平升高。为了证实NAM确实是一种微生物群分泌可能会抑制ALS进程的分子，科学家们不断向易患ALS小鼠输注NAM，这些小鼠的临床情况明显改善。对这些小鼠大脑中的基因表达进行详细研究，NAM改善了它们运动神经元的功能。
一种菌株能显着减缓小鼠的疾病进展并延长其生存期。
最后，研究人员检查了37名ALS患者的微生物群和代谢产物，并与其相同家族成员的微生物群和代谢产物进行了比较。一项详细的基因组分析表明，ALS患者的肠道微生物群在组成和功能特征上与健康对照组不同。尤其是在ALS患者中，许多参与NAM合成的微生物基因被显着抑制。一项对血液中数千个小分子的分析也显示，与对照组相比，ALS患者有一个独特的模式。在这里，许多参与NAM合成的中间分子在ALS患者的血液中发生了改变。当研究人员检测NAM水平时发现60名ALS患者的血液和大脑中的NAM水平与对照组相比明显降低。此外，NAM水平降低与患者肌肉无力程度之间存在相关性。
“这些发现只是全面了解微生物群对ALS潜在影响的第一步，”Elinav说。“在未来，各种改变微生物群的方法可能被用于开发ALS的新治疗方案。”
原始出处：Blacher E1, Bashiardes S1, Shapiro H1, et al. Potential roles of gut microbiome and metabolites in modulating ALS in mice. Nature. 2019 Jul 22.
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