《自然》:机制难寻,肠道菌群?
2006年,年轻的科研人员Jane Foster博士在实验室里观察到一个令她意外的现象:去除了肠道细菌的小鼠,似乎不太容易“焦虑”,在迷宫中的表现比其他小鼠更加“大无畏”。她根据实验结果提出了一个新颖的观点:“肠道细菌可能会影响大脑和行为。”
论文投出去后,并没有像她预想得那样引起轰动,相反,她收到了拒稿——三年里一连被拒7次。
与Foster博士有类似遭遇的神经科学家不止一个。肠子里的细菌会“遥控”大脑的状态,这样的观点当时听起来颇为异端。
十多年过去,如今的肠道菌群早已成为一个“热词”。成千上万的研究论文表明,驻扎在肠道内的数万亿微生物正在对大脑产生深远的影响,与一系列疾病有关。科学家们用“肠—脑轴”来描述肠子和脑子之间的双向线路,而肠道菌群就是这条“轴”的一部分,对肠子和脑子都很重要。
这股热潮甚至出现了另一个极端。当人们从层出不穷的报道中看到,神奇的肠道菌群从延长寿命到治疗不孕不育,似乎啥都能掺和,一句顺口溜流行了起来:“遇事不决,量子力学;机制难寻,肠道菌群。”虽是玩笑话,也说明了一个事实:很多发现只是找到了“相关性”,并未明确其中有“因果关系”。
而热潮后面,很多科研团队其实正在深入研究,识别特定的肠道微生物,绘制它们与大脑之间的联系,寻找肠道微生物触发或改变某些神经系统疾病的机制。还有一些研究人员和生物技术公司则开始在人体临床试验中测试,调整肠道菌群,是不是可以预防或治疗那些棘手的疾病。
日前,《自然》杂志发表长篇报道,详细盘点了这一领域近两年取得的长足进步。
可能源于肠道的脑部疾病
帕金森病领域几乎从一开始就注意到了肠道与这种疾病有关。1817年,詹姆斯·帕金森(James Parkinson)医生首次描述了“震颤性麻痹”的病例,他当时就发现,一些患者早在出现震颤性麻痹症状之前会有便秘问题。
如今许多研究人员认为,至少在某些情况下,帕金森病始于肠道。支持这一观点的证据与α-突触核蛋白有关。在帕金森病患者的大脑中,这种蛋白质会发生错误折叠,然后像多米诺骨牌一样,错误折叠的蛋白质越堆越多,形成典型的路易小体——神经元死亡与之有密切关系。
而在肠道,研究人员发现一些细菌产生的淀粉样纤维,与错误折叠的α-突触核蛋白有着相似的结构。2015年,美国路易斯维尔大学(University of Louisville)的Robert Friedland博士与同事开展了一项实验:他们把产生这类淀粉样纤维的大肠杆菌喂给大鼠,发现这会促进大鼠α-突触核蛋白在脑中的堆积。他们提出一种假设:肠道细菌产生的蛋白质可能为帕金森病的病理性蛋白提供了模板,触发了连锁反应。
那么,这类蛋白质是如何从肠道传到大脑的呢?一些证据表明,从脑干发出、连接体内主要内脏器官的迷走神经,可能起着关键作用。
2019年,发表在《细胞》出版社旗下Neuron期刊上的一项研究,通过小鼠实验证明,迷走神经可以作为一条“高速公路”,让错误折叠的α-突触核蛋白从肠道“爬上”大脑;如果切断迷走神经,则可以阻止病理性蛋白在脑中出现,保护小鼠出现帕金森病相关的症状。
影响全身的细菌代谢物
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