2024-08-17 15:37 点击次数:130
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*本文仅供医学专业人士参考阅读
来自意大利诺瓦拉皮埃蒙特东方大学的研究者Letizia Mazzini、Fabiola De Marchi等人总结了肌萎缩侧索硬化症(ALS)和饮食相关因素以及肠道菌群之间的密切关系,该综述发表于《Life》上。
ALS是一种罕见且严重的神经退行性疾病,影响上下运动神经元,导致弥漫性肌肉麻痹,其病因和发病机制在目前很大程度上仍不清楚。最新研究确定了肠道微生物群失调与神经退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病和ALS)之间的关系;在这些疾病中,神经炎症越来越被认为是疾病发生和进展的驱动因素。肠道细菌在维持和调节免疫系统方面起着至关重要的作用,肠道微生物组成的变化可以通过影响神经免疫相互作用、突触可塑性、髓鞘形成和骨骼肌功能来影响神经功能。
与饮食风险因素相关的研究被广泛报道与讨论,意大利最近的一项研究表明,某些食物和营养素,包括红肉类、其他蛋白质类食物、钠和谷氨酸,可能是ALS的危险因素,而其他食物和营养素,如咖啡和茶、面包和生蔬菜则可能可以延缓ALS的发生。据报道,较高的ALS风险与脂肪和谷氨酸盐的膳食摄入量增加有关。近年来,肠道微生物群 (GM)的不平衡已经成为与饮食研究中重要的相关因素之一。
肠道菌群成为ALS疾病成因研究的主要方向之一GM 在生命的各个阶段都会发生变化,并根据各种环境和生理影响(例如生活环境、种族、激素、营养、饮食、生活方式)而变得越来越复杂。
GM有多种功能。首先,它构成肠道屏障,自我促进,刺激肠上皮细胞再生,产生粘液,并通过产生短链脂肪酸 (SCFA)来喂养粘膜。GM还参与儿童期免疫系统的成熟、肠道淋巴组织的成熟、对抗病原体的有效机制的发展、刺激获得性免疫系统、肠道某些营养物质的合成和代谢、抑制病原微生物的生长和解毒药物。GM可以通过肠脑轴 (GBA)与中枢神经系统(CNS)通信,这是中枢神经系统和肠神经系统之间的双向通通道,将大脑的高级能力与外周肠道功能联系起来。
来源:https://doi.org/10.36255/exonpublications.amyotrophiclateralsclerosis.microbiota.2021
ALS患者可能会出现多种胃肠道症状和其他自主神经和非运动症状。其中,流涎是一种众所周知的致残表现,在病程中可能影响多达50%的患者。在病程期间,多达一半的 ALS患者出现大便失禁,先前的研究还报告了ALS患者的结肠转运时间和胃排空延迟。神经受累可能参与到了患者肠道症状的过程中,已有研究检测到ALS中外侧柱和Onuf核的变化,这可以为这些临床表现提供解剖学解释,因为在这种状态下肠神经系统和平滑肌自动化可能无法调节消化道的运动功能。
总之,胃肠道症状是ALS疾病症状的一部分,即使它们在 ALS中可能被低估。它们具有临床相关性,因为GM可能会减少食物摄入并影响患者的生存和生活质量。
ALS肠道微生物组组成的变化在许多神经系统疾病中发现了不同的微生物失调的特征,其中微生物群的调节(通过粪便微生物群移植或益生菌给药)已被证明会影响大脑活动和疾病进展。在动物模型中收集的证据表明ALS中存在独特的微生物特征。
第一个实质性证据来自突变的超氧化物歧化酶SOD1G93A小鼠模型,该模型表现出肠道渗漏、异常肠道潘氏细胞数量增加,以及微生物群落改变和产生丁酸盐的细菌水平降低;此外,在运动功能障碍和免疫细胞激活之前,SOD1G93A小鼠的肠道菌群失调现象已被发现。
Blacher及其同事在转基因SOD1小鼠中证实了症状前独特的微生物组组成,并确定了共生菌,如Parabacteroides distasonis和瘤胃球菌对该疾病产生不利影响,而Akkermansia muciniphila则改善了该疾病。通过非靶向代谢组学分析和宏基因组学发现,A. muciniphila增加了小鼠脑脊液中的烟酰胺(NAM)水平,并且NAM补充剂能够提高小鼠的存活率。
来源:https://doi.org/10.1186/s12916-020-01885-3
肠道微生物组对ALS发病机制影响的可能机制微生物群可能通过产生神经活性代谢物和毒素直接或通过调节免疫反应、膳食化合物或药物代谢间接影响CNS和神经元健康。例如,肠道微生物及其代谢物(如SCFA)可直接刺激肠嗜铬细胞产生多种神经肽(如肽YY、神经肽Y、胆囊收缩素)或神经递质(如血清素),它们可以扩散到血流中,到达大脑,影响中枢神经系统功能。肠上皮调节特定细菌产物(例如短链脂肪酸、维生素或神经递质)进入血流的易位,而血流又可以通过循环系统扩散到中枢神经系统。通过这种方式,循环微生物群衍生的代谢物、神经肽和神经递质可以进入中枢神经系统并直接影响其神经生物学。
GM在ALS发病机制中的另一个可能作用是将饮食和环境化合物转化为神经毒素。β-甲氨基-l-丙氨酸(BMAA),一种众所周知的神经毒性物,被认为是与肠道的微生物群有关,例如,蓝藻和其他具有厌氧甲基化功能的细菌可以通过L-丝氨酸和L-丙氨酸的甲基化来生物合成BMAA。肠道微生物还可以将氨基酸(例如L-色氨酸)转化为生物活性分子(例如吲哚),一旦磺化会引起神经炎症和神经元损伤。
ALS发病的一个关键机制是神经炎症,而炎症与常驻和外周免疫细胞(例如小胶质细胞和星形胶质细胞活化、T 细胞浸润和促炎介质增加)的复杂失调有关。
研究表明,GM 与肠道免疫系统通信,有助于维持免疫耐受性并在炎症期间形成免疫反应。在病原体入侵或肠道菌群失调时,微生物相关的分子模式可以刺激先天细胞产生促炎细胞因子,进而激活适应性免疫细胞,从而导致免疫稳态的破坏,GM生态失调会影响多种大脑生物过程。动物试验中,无菌小鼠和抗生素治疗小鼠模型显示出广泛的免疫异常,包括改变小胶质细胞的密度、形态和成熟度,这表明GM可以影响 CNS免疫细胞的发育和功能。
来源:https://doi.org/10.1007/s13311-014-0329-3
对患者的研究已经开始发现GM和ALS之间可能存在联系,但目前研究的绝大多数都是小而精选的患者队列,且少于 10个人。在这些研究中,促炎性生态失调的原因与微生物失衡有关,微生物失衡可能会破坏肠上皮屏障并促进免疫/炎症反应,从而导致改变并在ALS发病机制中发挥作用。Mazzini 等人于2020年发表了一项关于ALS微生物群组成的前瞻性纵向研究,表明ALS患者的GM与对照组不同。他们发现患者肠道微生物组的蓝菌门显著高于对照组,支持蓝绿藻在ALS等神经退行性疾病的发病机制中发挥重要作用的假设。Rowin和Nicholson等人观察到,ALS患者肠道中代谢谷氨酸和丁酸的菌种分别更丰富和更低。
在一项评估ALS中GM的纵向研究中,疾病进展与微生物多样性减少同时发生,这些迹象可能由于饮食变化而导致。此外,抗生素会改变肠道微生物种类的平衡,瑞典的一项回顾性流行病学研究表明,抗生素,特别是如果重复使用,会增加患ALS的风险。
结论许多对ALS动物模型的研究揭示了肠道菌群的变化。然而,人类的大部分实验证据都来自相关性研究;许多研究主要描述了ALS患者肠道菌群的改变。新出现的证据表明,GM可通过代谢亢进和胃肠道异常影响ALS。通过研究这些关联,我们可以更深入地了解ALS观察到的变化背后的微生物组-宿主相互作用的复杂网络。将宏基因组学、转录组学和代谢组学方法与临床参数相结合的纵向研究可能会阐明已建立的风险调节剂、肠道微生物群和ALS之间的关系。
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肠道细胞微生物群小鼠微生物发布于:内蒙古自治区声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。Powered by 配资炒股平台_专业股票配资_可靠的股票配资平台 @2013-2022 RSS地图 HTML地图