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研究人员探索中风对微生物群的影响

2019-08-08 431细菌益生菌的作用

肠道菌群的紊乱——也就是我们所说的微生物群——不仅会导致消化不良。对于中风后恢复的人来说,它可能会影响他们如何变得更好。

西弗吉尼亚大学医学院的研究人员Allison Brichacek和Candice Brown最近的一项研究表明,中风患者的微生物群——甚至他们的肠道结构——在中风过去一个月后可能仍然不平衡。

“我们感兴趣的是内脏-大脑轴——肠道如何影响大脑,反之亦然,”免疫学和微生物发病机制研究生项目的博士生Brichacek说。她在二月份的国际中风会议上发表了她的发现。

之前的研究表明中风对人体微生物群的直接影响,但他们没有探究这些影响是否会持续。为了找到答案,Brichacek、Brown和他们的同事——包括免疫学和医学微生物专业的本科生Sophia Kenney,以及Brown实验室的研究员Stan Benkovic——在动物模型中诱发了中风。其他的模型——对照组——没有中风。研究人员比较了两组中风后3天、14天和28天的微生物群。他们还仔细检查了他们的肠道,以寻找细微的差异。

研究人员探索中风对微生物群的影响

细菌是朋友还是敌人?

研究人员的一项发现是,在中风后的模型中,有一类细菌——双歧杆菌科——在中风后14天和28天的健康模型中都没有那么突出。如果这个家族的名字听起来很耳熟,那可能是因为双歧杆菌——双歧杆菌科中的一个属——是酸奶和益生菌中的一种常见成分。这些细菌是已知的支持消化健康,并可能与中风患者更好的预后有关。

对于中风患者来说,这听起来可能是个坏消息,但双歧杆菌科细菌的消失并不是他们的微生物群所经历的唯一长期变化。另一个结果更糟的家族——螺旋杆菌科——在中风后28天的模型中也更常见。这些微生物迁移的实际意义仍然未知。

研究小组还发现,在中风后的模型中,一种细菌——厚壁菌门——与另一种细菌——类细菌的比例更高。14天后,实验组的这一比例几乎是对照组的6倍。28天后,实验组的比例有所下降,但仍是对照组的三倍多。厚壁菌门与细菌的比值高可能令人担忧,因为它与肥胖、糖尿病和炎症有关。

研究人员探索中风对微生物群的影响

肠道菌群紊乱

内脏脑轴似乎也以另一种方式影响中风。研究小组发现中风会导致肠道异常。放大后,健康模型的肠道组织就像一个有序的珊瑚群落。“珊瑚”的分枝实际上是绒毛——增加肠壁表面积并使其能吸收的营养倍增的微小突起。

但在中风后的模型中,即使是在研究人员引发中风一个月后,肠道组织看起来也很混乱。“这里秩序混乱,”Brichacek说。“绒毛之间的空间也更小,可以让营养物质四处流动。”营养循环不良可导致中风恢复受损。

研究人员探索中风对微生物群的影响

通过治疗肠道来治疗大脑

所有这些对中风恢复意味着什么?“中风后28天内持续的、慢性的变化与一些阴性细菌的增加有关,这意味着这可能对大脑功能和行为产生负面影响。最终,这可能会减缓或阻止中风后的恢复,”洛克菲勒神经科学研究所神经科学系的助理教授Brown说。

她和Brichacek的发现可能会为中风提供新的治疗方案。“如果肠道对大脑的修复有影响,也许我们的中风治疗不应该只关注我们能为大脑做些什么。也许我们需要考虑一下我们能为肠道做些什么。”

例如,肠道中的一些细菌产生影响大脑功能的短链脂肪酸。Brown说:“有些短链脂肪酸是有益的,有些是有害的。“如果产生一些坏的短链脂肪酸的细菌正在增殖,这可能会对大脑功能产生负面影响。”让中风患者的微生物群朝着更健康的方向发展——比如使用益生菌补充剂或益生菌前食品——是否有助于防止情绪或认知能力下降?

同样,是否有可能降低中风患者的坚固体与细菌的比值,促进体重减轻,降低糖尿病风险,并降低随后中风的可能性?

研究人员的下一步是更深入地研究肠道的变化。正如血脑屏障将大脑与身体其他部位循环的血液隔离开来一样,它也将肠道与其周围环境隔离开来。Brown和Brichacek想知道肠屏障的破裂会如何影响中枢神经系统。保护这一屏障对肠神经系统的功能至关重要。肠神经系统是包括肠道在内的外围神经系统的一部分,通常被称为我们的“第二个大脑”或“小大脑”。

“肠道控制的不仅仅是消化,”Brown说。“我们的研究结果表明,中风同时针对大脑和肠道。”

引用

West Virginia University. "Rsearchers explore stroke's effects on microbiome." ScienceDaily. ScienceDaily, 12 March 2019.
www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190312123714.htm.

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