Gut Microbes：解释自闭症形成潜在机制
2017-09-06 佚名 medicalxpress
肠道微生物最近经常在新闻中出现。最近的研究表明它们可以影响人类的健康、行为以及某些某些神经系统疾病，如自闭症。但是它们是如何与大脑交流的呢？伊利诺伊大学的一项新研究的结果表明，某些肠道细菌和大脑代谢物之间通过一种称为皮质醇的化合物形成通路。出乎意料的是，这个发现解释了自闭症形成的潜在机制。
肠道微生物最近经常在新闻中出现。最近的研究表明它们可以影响人类的健康、行为以及某些某些神经系统疾病，如自闭症。但是它们是如何与大脑交流的呢？伊利诺伊大学的一项新研究的结果表明，某些肠道细菌和大脑代谢物之间通过一种称为皮质醇的化合物形成通路。出乎意料的是，这个发现解释了自闭症形成的潜在机制。
在婴儿期神经代谢的变化可以对我们的大脑的发育产生深远的影响，而且居住在我们肠道的细菌，真菌或者病毒等微生物可能都参与了这个过程。然而，目前尚不清楚具体是哪一种细菌在大脑的发育过程中的影响力是最大的，而且还不清楚何种因素可能着影响肠道和大脑之间的关系。
研究人员研究了1月龄仔猪，因为它们的大脑和人类婴儿的大脑在发育方面非常相似，肠道发育方面也很相似。利用仔猪为模型研究人类婴儿大脑的发育为我们提供了独特的机会，因为在道德方面，收集婴儿的大脑数据是一个非常大的挑战。比如，在这项研究中，研究人员希望探索在猪仔的粪便发现的细菌是否可以预测血液和大脑中化合物的浓度，这两者在人类婴儿身上都很难完成。”
他们首先确定了仔猪粪便和升结肠中细菌的相对丰度，然后测定了血液和大脑中特定化合物的具体浓度。研究人员采取了逐步完成的方法。
首先确定粪便细菌和脑代谢物之间的预测关系。他们发现Bacteroides（拟杆菌属）和Clostridium（梭菌属）预示着大脑中较高浓度的肌醇，Butyricimonas对N-乙酰天门冬氨酸（NAA）的水平具有正向预测作用、Bacteroides还能够预测大脑中更高水平的总肌酸。然而，当仔猪的粪便中含有的细菌更多的时候，大脑中NAA浓度反而较低。
Mudd强调说，而在诊断为自闭症谱系障碍（ASD）的患者中，这些脑代谢物的水平发生了改变，这是否预示着肠道菌群的改变可能间接引起了自闭症的发生。
但是以前的研究并没有发现这些细菌属和特定的代谢物之间的具体联系。
第二部的工作是确定这四个细菌属是否能预测血液化合物的浓度。研究人员实际上可以从人类婴儿身上获得血液生物标志物，所以这只是一个临床相关样本。虽然直接研究婴儿的大脑是最好的，但婴儿脑成像在伦理上是不被允许的。但是，他们可以获得婴儿的粪便和血液。
研究人员发现了肠道菌群与5-羟色胺和皮质醇之间的预测关系，这两种化合物在血液中的浓度受肠道菌群的影响。具体来说，Bacteroides菌与5-羟色胺水平升高有关，而Ruminococcus菌和5-羟色胺及皮质醇的水平降低相关。而Clostridium 和Butyricimonas和两种化合物之间不存在密切的关系。
这个研究结果同样支持了以前关于自闭症谱系障碍（ASD）的研究结果，在ASD患者的血清中，存在5-羟色胺和皮质醇的显著改变，另外ASD患者粪便中杆菌和球菌的水平也发生了改变。
根据他们的初步分析，研究人员希望知道，是否在Ruminococcus、皮质醇和NAA之间存在第三种通路。为了进一步深入研究，他们使用了一种名为“中介分析”的统计方法，结果发现，血清中对皮质醇介导粪便中Ruminococcus菌和大脑中NAA浓度之间的联系。换句话说，Ruminococcus通过皮质醇和大脑沟通及改变大脑。
这一发现很有趣，因为它使我们了解了肠道微生物与大脑交流的一种方式。
Mudd说：“最初我们的目的是研究肠道微生物、血液生物标记及大脑代谢的特征，然而，我们一发现它们之间存在的联系，就对这个进行了独立的报道。我们需要保持谨慎，在没有临床干预实验支持的基础上，我们不想夸大我们的发现，但我们推测，这可能是导致自闭症的不同症状发生的一个因素。有趣的是，在研究人员编写论文的时候，其他刊物也报道了Ruminococcus菌和大脑发育的关系，说明这可能是一个有前景的研究领域。”
Dilger 补充说：“我们承认这种方法是采用预测模型最后得出的结论，因此，下一步会在临床环境中得到经验证据。但是，很重要的一点是，虽然我们只是在这里产生了一个假设，但根据我们在临床前猪模型中的得到证据，我们可以预测到将来可能取得的进展。”
原始出处：
Austin T. Mudd, Kirsten Berding, Mei Wang, et.al. Serum cortisol mediates the relationship between fecal Ruminococcus and brain N-acetylaspartate in the young pig. Gut Microbes (2017)
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