肠道细菌与帕金森病运动技能的关系

肠道细菌与帕金森病运动技能的关系

科学家们首次发现了肠内细菌与帕金森病之间的功能联系。

肠道细菌群体组成的变化(或者肠道细菌本身)正在积极地促成并甚至可能导致运动技能的恶化,这是该疾病的标志。 研究人员说,这些发现对帕金森病的治疗具有深远的意义。

帕金森氏症影响美国1万人,全球达到10万,是第二大最常见的神经退行性疾病。 特征包括震颤和行走困难,在脑和肠内的细胞内称为α-突触核蛋白(αSyn)的蛋白聚集,以及在脑内存在称为细胞因子的炎性分子。 另外,75百分之百的人患有肠胃异常,主要是便秘。

加利福尼亚州加州理工学院微生物学教授Sarkis Mazmanian说:“肠道是一个有益的,有时是有害细菌的多样化社区的永久家园,被称为微生物群,对于免疫系统和神经系统的发育和功能非常重要。技术。

“值得注意的是,外周神经系统中所有神经元(即非脑或脊髓)的70百分比都在肠内,肠道神经系统通过迷走神经与中枢神经系统直接相连。 由于胃肠道问题往往先于运动症状多年,而且大多数PD病例是由环境因素引起的,所以我们假设肠道细菌可能对PD有贡献。

无菌小鼠

为了检验这一点,研究人员利用过量生产αSyn并显示出帕金森症状的小鼠。 一组小鼠具有复杂的肠道菌群; 其他人称为无菌小鼠,在完全无菌的环境下繁殖,因此缺乏肠道细菌。 研究人员让两组老鼠执行几项任务来衡量他们的运动技能,例如跑步机上跑步,穿过横梁,从杆子下降。 无菌小鼠的表现明显好于具有完整微生物组的小鼠。

“这是'尤里卡'时刻。”


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生物学和生物工程博士后Timothy Sampson说:“这就是'尤里卡'的时刻,也是该论文的第一作者 细胞。 “这些小鼠基因一致, 两个小组都做了太多的αSyn。 唯一的区别是肠道微生物群的存在与否。 一旦取出微生物组,即使过量生产αSyn,小鼠也具有正常的运动技能。“

桑普森说:“帕金森氏症的所有三个特征都在无菌模型中消失了。 “现在我们确信肠道细菌能够调节,甚至是PD的症状。 所以我们想知道这是怎么发生的。“

关闭循环

当肠道细菌分解膳食纤维时,它们产生称为短链脂肪酸(SCFA)的分子,如乙酸和丁酸。 以前的研究表明,这些分子也可以激活大脑的免疫反应。

因此,研究人员假设SCFAs水平的不平衡调节了PD的脑部炎症和其他症状。 事实上,当无菌小鼠喂食SCFAs时,被称为小胶质细胞的细胞(它们是存在于脑中的免疫细胞)被激活。 这种炎症过程可能导致神经元失灵甚至死亡。 实际上,喂食SCFAs的无菌小鼠现在显示运动障碍和与PD相关的大脑区域中的αSyn聚集。

在最后一组实验中,Mazmanian和他的小组与芝加哥拉什大学的胃肠病学家Ali Keshavarzian合作,从PD患者和健康对照者身上获取粪便样品。 人类微生物组样本被移植到无菌小鼠中,然后显着开始出现PD症状。 这些小鼠在粪便中也表现出更高水平的SCFAs。 相比之下,健康个体的移植粪便样品不会触发PD症状,不同于携带来自PD患者的肠道细菌的小鼠。

Mazmanian说:“这真的为我们关闭了循环。 “数据表明,肠道微生物组的变化可能不仅仅是PD的后果。 这是一个需要进一步研究的挑衅性发现,但是可以将人类微生物群移植到老鼠身上并转移症状的事实表明,细菌是导致疾病的主要原因。

研究人员说,这些发现对帕金森病的治疗具有重要意义。

“对于许多神经疾病,传统的治疗方法是将药物注入大脑。 但是,如果PD确实不是由大脑变化引起的,而是由微生物组的变化引起的,那么您可能只需要将药物放入肠道来帮助患者,这样做容易得多。“Mazmanian说。

这样的药物可以被设计成调节SCFA水平,传递有益益生菌,或去除有害生物。 与现有治疗相比,这一新概念可能导致更安全的治疗方法,副作用更少。“

资金来自Larry L. Hillblom基金会,Knut和Alice Wallenberg基金会,瑞典研究委员会,Larry Field先生和夫人,遗产医学研究所和国家卫生研究院。

来源: 加州理工学院

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