【美國研究】腸道微生物組可影響大腦活動 將來或有助改善自閉症

美國加州理工學院(California Institute of Technology)領導的一個研究小組發現,一種由實驗老鼠腸道中細菌產生的分子代謝物,可以進入其大腦並改變腦細胞的功能,從而增加實驗老鼠的焦慮行為。這項研究有助於觀察腸道微生物組變化與情緒行為的相關性,將來或能改變人類出現焦慮或其他情緒的狀況。

於2022年2月14日刊登在英國科學期刊《自然》(Nature)的一篇報告,由美國加州理工學院的微生物學教授Sarkis Mazmanian撰寫的研究指出,動物腸道中的微生物組(the microbiome)會影響免疫系統和新陳代謝。研究人員一直嘗試將微生物組與大腦功能和情緒聯繫起來,發現患有某些神經系統疾病的人擁有明顯不同的腸道菌群(bacteria communities)。透過控制這些腸道菌群可以改變神經發育和衰退,從而改善神經系統疾病的症狀。

左圖:正常實驗鼠的大腦圖像。右圖:具有4EPS實驗鼠的大腦圖像,會表現出類似焦慮的行為。 圖片來源:加州理工學院

研究人員把實驗老鼠分成兩組,一組植入了經過基因工程改造能產生4EPS(4苯酚硫酸鹽,4-ethylphenyl sulfate)的細菌;另一組則植入了沒有4EPS的相同細菌。他們發現具有4EPS的實驗老鼠,隱藏的時間比較多。這代表著其焦慮程度也比較高,當中一些與恐懼和焦慮相關的大腦區域也相對較活躍。研究小組仔細觀察這些區域內的腦細胞,發現「少突膠質細胞」(Oligodendrocyte)的特定細胞出現了變化。當具有4EPS的實驗老鼠接受一種能增加「少突膠質細胞」的藥物時,該藥物能夠治療具有4EPS的實驗老鼠,減少牠們的焦慮行為。

紅線表示實驗鼠標經過的路徑。左圖:正常實驗鼠探索了整個新領域。右圖:具有4EPS的實驗鼠不願探索新領域,表現出恐懼或焦慮。 圖片來源:加州理工學院

Mazmanian教授稱:「這是一個令人興奮的發現,一種特定的微生物代謝物改變了實驗老鼠腦細胞的活動和復雜的行為,但我們仍然未知這改變是如何發生。」這項研究下一步將會檢查4EPS影響「少突膠質細胞」的機制,並且證明能應用於人類的臨床實驗上。

資料來源:Nature

Text by Medical Inspire 醫·思維

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