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腸道菌群和自閉癥(ASD)關(guān)系最新研究進(jìn)展

時(shí)間:2022-09-05 16:21 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
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【背景分析】

自閉癥譜系障礙(ASD)是一種神經(jīng)發(fā)育障礙,其特征是社交溝通障礙,重復(fù)性刻板行為等。研究發(fā)現(xiàn):胃腸道(GI)癥狀是孤獨(dú)癥患兒最常見的合并癥,包括便秘、腹瀉和腹痛等,這與患兒腸道菌群失常有關(guān)。

國(guó)外研究也發(fā)現(xiàn),與同齡健康兒童相比,自閉癥患兒腸道菌群中雙歧桿菌屬的豐度較低、梭菌屬和脫硫弧菌屬的豐度更高,導(dǎo)致腸道炎癥的易感性增加,造成腸道屏障的通透性增加,引起炎癥反應(yīng);而腸道菌群的變化,可以通過“菌群-腸-腦軸”,影響免疫、代謝和神經(jīng)系統(tǒng)功能。

【研究進(jìn)展】

基于腸道內(nèi)有害微生物、以及相關(guān)代謝物豐度變化,對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)作產(chǎn)生負(fù)面影響,調(diào)整腸道菌群結(jié)構(gòu),有望成為新的自閉癥治療方法。

2021年,一個(gè)由來(lái)自巴西圣保羅州立大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校、法國(guó)巴黎大學(xué)醫(yī)學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)專家組成的國(guó)際科研小組,在《Food Research International》 (國(guó)際食品研究)發(fā)表了這方面的最新研究成果。

【方案選擇】

研究小組根據(jù)以往的研究成果,共整理出7套腸道菌群調(diào)整方案,如下圖所示。

為了驗(yàn)證每種方案的可行性,試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)通過人體腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)模擬物(SHIME)對(duì)上述腸道菌群調(diào)整方案進(jìn)行了為期7周的腸道環(huán)境模擬試驗(yàn),結(jié)果如下圖所示,不同方案,菌群的存活率也不相同。

最終,研究團(tuán)隊(duì)確定了3種腸道菌群調(diào)整方案,分別為(T1)L. reuteri + B. longum,(T2)Prebiotic treatment (GOS),(T3)L. reuteri + B. longum + GOS

【腸道菌群變化情況】

如上圖所示,在腸道環(huán)境模擬試驗(yàn)中,采用腸道菌群調(diào)整劑后,3天時(shí)間,自閉癥患兒腸道菌群主要菌屬豐度產(chǎn)生了明顯變化,主要是艱難梭菌屬(Clostridium difficile)、產(chǎn)氣莢膜梭菌群 (Clostridium perfringens group)、脫硫弧菌屬(Desulfovibrio desulfuricans group)、乳酸菌群(Lactobacillus group)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium spp)。

【腸道不同部位微生物群落變化】

研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同治療方案,對(duì)腸道不同位置微生物群落(主要菌群構(gòu)成)變化進(jìn)行了對(duì)比研究。其中T1、T2、T3分別對(duì)應(yīng)三種治療方案,C1、C2、C3則代表與之對(duì)應(yīng)的未調(diào)整前患兒腸道,該部位微生物群落的原始情況。

升結(jié)腸(也叫上行結(jié)腸)處三種治療方案主要菌群構(gòu)成前后對(duì)比

橫結(jié)腸處三種治療方案主要菌群構(gòu)成前后對(duì)比

下結(jié)腸處三種治療方案主要菌群構(gòu)成前后對(duì)比

腸道菌群調(diào)整方案:T1為L(zhǎng). reuteri + B. longum,T2為Prebiotic treatment (GOS),T3為L(zhǎng). reuteri + B. longum + GOS

顏色和菌屬對(duì)應(yīng)關(guān)系:綠色-疣微菌屬(Verrucomicrobia)、淺藍(lán)色-藍(lán)藻菌屬(Cyanobacteria)、黃色-變形菌屬(Proteobacteria)、灰色-擬桿菌屬(Bacteroidetes)、橘色-厚壁菌屬(Firmicutes)、深藍(lán)色-放線菌屬(Actinobacteria)。

上圖為菌群種類變化更細(xì)致的分析結(jié)果,方法同上,這里就不再贅述了。

【腸道微生物種類及其代謝產(chǎn)物相關(guān)性】

如上圖所示,代表了不同種類菌群,其代謝產(chǎn)物和腸道內(nèi)生物胺(Ammonium)乙酸(Acetic acid)、丙酸(Propionicacid)、丁酸(Butyric acid)的關(guān)系。

【腸道化學(xué)物質(zhì)的變化】

如上圖所示,隨著腸道內(nèi)菌群豐度的變化,自閉癥患兒腸道內(nèi)乙酸、丙酸(A、均為短鏈脂肪酸)和生物胺(B)濃度變化。

【結(jié)論分析】

腸道菌群及其代謝產(chǎn)物(特別是短鏈脂肪酸)濃度異常,生物胺(主要是單胺)代謝異常,會(huì)引起多種神經(jīng)內(nèi)分泌和神經(jīng)遞質(zhì)的功能失調(diào)(如多巴胺等),導(dǎo)致自閉癥患兒出現(xiàn)社交障礙。

【治療方案】

正如本文所列舉的三種治療方案,即(T1)L. reuteri + B. longum,(T2)Prebiotic treatment (GOS),(T3 )L. reuteri + B. longum + GOS,均能改善患兒自閉癥癥狀,其原理如下:調(diào)整腸道菌群不同種類菌群的豐度→影響代謝產(chǎn)物→調(diào)整生物胺、短鏈脂肪酸(丙酸、丁酸等)濃度→改善神經(jīng)遞質(zhì)功能失調(diào)→改善自閉癥患兒癥狀。

如上圖所示,三種治療方案腸道不同部分,乙酸濃度變化情況。(圖中T1、T2、T3分別對(duì)應(yīng)三種治療方案,C1、C2、C3為與之對(duì)應(yīng)的未調(diào)整前患兒腸道該部分化學(xué)物質(zhì)濃度,AC表示升結(jié)腸、TC表示橫結(jié)腸、DC表示降結(jié)腸,以下個(gè)圖相同)

如上圖所示,三種治療方案腸道不同部分,丙酸濃度變化情況。

如上圖所示,三種治療方案腸道不同部分,丁酸濃度變化情況。

如上圖所示,三種治療方案腸道不同部分,生物胺濃度變化情況。

從上面各圖可以明顯看到治療前后,患兒腸道不同部位,短鏈脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)和生物胺濃度的改變,有效驗(yàn)證了研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)論。但是,研究團(tuán)隊(duì)也指出:每位患兒飲食、成長(zhǎng)環(huán)境不同,腸道菌群結(jié)構(gòu)也不相同,雖然三種腸道菌群調(diào)整方案都明顯改善了自閉癥癥狀,但如果能根據(jù)患兒自身情況,采取針對(duì)性的調(diào)整方案,能取得更好的效果,而這也在后續(xù)臨床試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

中國(guó)和西方飲食習(xí)慣不同,腸道菌群構(gòu)成也不同,這也是很多通過調(diào)整腸道菌群結(jié)構(gòu),改善自閉癥、多動(dòng)癥癥狀的治療藥物,在國(guó)內(nèi)療效欠佳的原因。所以,針對(duì)中國(guó)兒童腸道菌群的特點(diǎn),需要進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè),然后進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整,才能起到效果。

【參考文獻(xiàn)】

Duque A , Demarqui F M , Santoni M M , et al. Effect of probiotic, prebiotic, and synbiotic on the gut microbiota of autistic children using an in vitro gut microbiome model[J]. Food Research International, 2021, 149(11):110657.

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