益生菌可逆转小鼠自闭症相关的社会行为

2019-06-10 284细菌益生菌的作用

贝勒医学院的研究人员于2016年6月16日在《细胞》杂志上发表报告称,缺乏一种特定种类的肠道细菌会导致小鼠的社会行为缺陷。通过将这种细菌添加到受感染小鼠的肠道中,研究人员能够扭转它们的一些行为缺陷,这些缺陷让人想起人类的自闭症谱系障碍(ASDs)症状。目前,研究人员正在寻找益生菌对神经发育障碍的影响。

“其他研究小组正试图使用药物或电脑刺激作为一种反向的一些行为与神经发育障碍相关症状,但这里我们有,也许,一个新的方法,”贝勒医学院的神经学家毛罗·柯斯塔-马提欧利说,。“它是否对人类有效,我们还不知道,但这是一种从肠道影响大脑的极其令人兴奋的方式。”

益生菌可逆转小鼠自闭症相关的社会行为

研究背景

这篇论文的灵感来自于人类流行病学研究,这些研究发现,怀孕期间的孕妇肥胖会增加儿童患神经发育障碍(包括自闭症谱系障碍)的风险。此外,一些ASD患者也报告反复出现胃肠道问题。随着越来越多的研究显示饮食如何改变肠道微生物群以及肠道微生物如何影响大脑,马提欧利和他的合著者怀疑两者之间可能存在联系。

益生菌可逆转小鼠自闭症相关的社会行为

研究内容

首先,研究人员给大约60只雌性老鼠喂食高脂肪食物,大致相当于每天多次坚持吃快餐。他们每天饲养这些老鼠,等着它们产崽。这些幼崽和它们的母亲在一起呆了三个星期,然后被断奶,恢复正常的饮食。一个月后,这些孩子表现出行为缺陷,比如与同龄人接触的时间减少,不主动互动。

“首先,我们想看看正常饮食的老鼠妈妈和高脂肪饮食的老鼠妈妈的后代体内的微生物群是否存在差异。因此,我们使用16S核糖体RNA基因测序来确定他们肠道的细菌组成。第一作者Shelly Buffington说,他是马提欧利实验室的博士后。“测序数据非常一致,通过观察单个老鼠的微生物群,我们可以预测它的行为是否会受到损害。”

接下来,Buffington测试了这些特定的微生物群差异是否是高脂肪饮食母亲后代社交障碍的潜在诱因。由于老鼠互相吃对方的粪便,研究人员把这些动物放在一起,这样它们就能从笼中获得微生物群。当母亲喂养高脂肪饮食的三周大的社交障碍小鼠与正常小鼠配对时,在四周内观察到肠道微生物群完全恢复,同时行为也有改善。研究人员得出结论,一种或多种有益的细菌可能对正常的社会行为很重要。在没有微生物群(无菌小鼠)的小鼠中进行的粪便移植实验提供了因果证据,证明高脂肪饮食的母亲所生小鼠体内的微生物生态失衡是造成其社交缺陷的原因。

接下来,研究人员想知道可能影响老鼠社交行为的特定细菌种类。全基因组测序揭示了一种细菌,罗伊氏乳杆菌,在高脂肪饮食的母亲所生的小鼠体内,这种细菌的数量减少了9倍多。

益生菌可逆转小鼠自闭症相关的社会行为

研究结果

“我们从母乳中分离出一株罗伊氏乳杆菌(L.),并将其注入高脂饮食后代的水中。我们发现用这种单一菌株的治疗能够拯救它们的社会行为,”Buffington说。其他与自闭症相关的行为,如焦虑,没有通过细菌的重组而恢复。有趣的是,作者发现罗伊氏乳杆菌还促进了“结合激素”催产素的产生,催产素在社会行为中扮演着重要角色,并与人类自闭症有关。

研究人员想知道,社交障碍小鼠的奖励回路是否存在功能障碍。“我们发现,在对社会互动的反应中,大脑中一个关键的奖励区域缺乏突触增强,这在正常对照组小鼠中可以看到,”马提欧利说。“当我们把这种细菌放回母系高脂肪饮食的后代体内时,我们还可以恢复奖赏回路中突触功能的变化。”

研究人员认为,他们的工作可以作为一种益生菌干预手段来治疗人类的神经发育障碍。他们利用人类的一种细菌来提高催产素水平,并改善缺陷小鼠的社会行为缺陷。“这就是科学出人意料地引领我们的地方。我们可能会看到这种方法发展得很快,不仅用于ASD的治疗,也用于其他神经发育障碍的治疗;无论如何,这是我的直觉。

引用

Cell Press. "A single species of gut bacteria can reverse autism-related social behavior in mice." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 June 2016. www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160616140723.htm.

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