科技 新浪科技 挑戰致命「漸凍症」,腸道細菌能提供"解凍"希望嗎?

挑戰致命「漸凍症」,腸道細菌能提供"解凍"希望嗎?

新浪科技 2019-07-23 08:43

  來源:學術經緯

  5年前的夏天,風靡網路的「冰桶挑戰」讓全球無數人了解到一種致命疾病:肌萎縮側索硬化症(ALS),俗稱「漸凍症」。大眾關注的熱潮或許過去,科學家對這種疾病的認知和治療始終在前行突破。

  頂尖學術期刊《自然》今日在線發布的一篇重磅論文,讓我們對「漸凍症」有了新的認識,也可能為這種致命疾病提供了潛在的治療靶標。

  由德國癌症研究中心(DKFZ)、以色列魏茨曼科學研究院(Weizmann Institute of Science)合作的一支科研團隊,通過疾病模型小鼠的實驗數據以及人體的初步分析結果發現,「漸凍症」的疾病發展或許受到腸道微生物組的調節。根據《自然》刊發的新聞,這是迄今首次有研究報道微生物組與ALS之間有功能聯繫。

  不妨再簡單了解一下ALS。這是一種神經退行性疾病,由於基因突變,運動神經元發生退化和死亡,患者逐漸失去運動能力,到了晚期連發音、吞咽和呼吸都有困難。大多數患者在確診后只有3-5年的生存期,最後往往死於呼吸衰竭。著名的物理學家斯蒂芬·霍金就曾與這種疾病頑強抗爭多年。

  編碼SOD1(超氧化物歧化酶1)蛋白的基因發生突變是一種家族性ALS的主要致病原因,在此基礎上,科學家們創造了第一個ALS小鼠模型,通過模擬人類患者的病理特徵來研究疾病機理、尋求治療策略。

  在這項研究中,Eran Blacher博士及其同事們首先檢查了SOD1-ALS小鼠的腸道菌群特徵。他們發現,在出現運動神經元功能障礙癥狀之前,小鼠的腸道菌群構成就已經發生了改變。通過高通量測序分析小鼠的糞便,研究人員鑒定出有11種腸道細菌似乎會影響到小鼠的ALS嚴重程度,其中有些細菌種類的濃度升高會加劇疾病進展。

▲ALS小鼠的腸道菌群中有些菌株影響疾病的嚴重程度(圖片來源:參考資料[1])▲ALS小鼠的腸道菌群中有些菌株影響疾病的嚴重程度(圖片來源:參考資料[1])

  有一種細菌格外引起了研究人員的注意。隨著ALS小鼠疾病發展,一種被稱為嗜黏蛋白阿克曼氏菌( Akkermansia muciniphila,簡稱AM菌)的細菌在腸道菌群中的相對數量明顯下降。而如果給ALS小鼠補充這種細菌,它們的癥狀可以得到改善,並且還會顯著提高存活率!

▲隨著ALS小鼠運動功能惡化,AM菌的丰度降低;補充AM菌,小鼠的運動功能提高,生存期延長(圖片來源:參考資料[1])▲隨著ALS小鼠運動功能惡化,AM菌的丰度降低;補充AM菌,小鼠的運動功能提高,生存期延長(圖片來源:參考資料[1])

  說到AM菌,它們與健康的關係正在越來越受關注。近期有些研究發現,給肥胖症患者補充AM菌,血液中炎症相關的標誌物水平降低,可能有助於改善代謝;而一些缺乏AM菌的癌症患者,難以從抗PD-1療法中受 益;另外,腸道細菌與癲癇之間的關係,也有AM菌的參与。

   為了探明AM細菌可能在ALS中起到的保護作用,研究人員在給疾病小鼠補充這種細菌后,分析了細菌代謝物的變化,從中找到了可能有益的一種代謝物:煙酰胺。與補充AM菌類似,小鼠補充煙酰胺后,癥狀同樣得到了減輕。並且,補充AM菌和補充煙酰胺時,有多個相同的基因改變表達。

▲補充煙酰胺(NAM),ALS小鼠的運動表現提升(圖片來源:參考資料[1])▲補充煙酰胺(NAM),ALS小鼠的運動表現提升(圖片來源:參考資料[1])

  SOD1-ALS模型小鼠中的實驗結果提示了微生物組、微生物代謝物與ALS的關係,但考慮到動物模型的局限性,研究人員還進一步考察了人體是否也存在類似的關聯。

  為此,研究人員觀察和比較了37名ALS患者及29名健康親屬的腸道菌群和血液、腦脊液樣本。他們同樣發現了腸道細菌菌株有差異,其中有一種菌株可能與煙酰胺的生產有關。此外,在部分ALS患者的血液和腦脊液中,煙酰胺水平有所下降。

▲ALS患者體內的煙酰胺水平低於健康對照者(圖片來源:參考資料[1])▲ALS患者體內的煙酰胺水平低於健康對照者(圖片來源:參考資料[1])

  綜合小鼠和人體研究的結果表明,腸道細菌對ALS具有潛在的調節作用。那麼,是不是補充AM菌或煙酰胺就可以治療ALS患者?對此,科學家們的態度非常謹慎。研究者在論文最後特彆強調,目前這項人體研究的規模還很小,而人類腸道中的微生物非常複雜,這隻是初步結果,還不足以構成治療推薦。

  研究者也因此呼籲,接下來需要開展大規模前瞻性隊列研究加以驗證,檢查人體腸道細菌隨時間的變化是否與ALS的疾病發展速度有關。也有科學家建議,有些正在開展的臨床研究,在觀察營養補充劑是否有可能改變ALS患者的疾病過程時,或許應該把腸道菌群變化的分析包括進去。 

  我們期待新的發現可以早日轉化成可以為「漸凍症」患者「解凍」的治療方法。