老鼠體內發現一種腸道細菌可逆轉自閉症相關的社會行為

A single species of gut bacteria can reverse autism-related social behavior in mice
老鼠體內發現一種腸道細菌可逆轉自閉症相關的社會行為

原文 Ana María Rodríguez, Ph.D.
譯 Chih-chun J. Lin

缺乏某一種特定的腸道細菌會造成老鼠行為缺陷，貝勒醫學院學者發現若把此一種細菌添加回老鼠腸道，便可以逆轉類似人類自閉症的異常行為。成果發表於今年6月16日Cell期刊。在未來，研究人員會繼續探索益生菌對神經發育疾病的影響。

貝勒醫學院神經科學副教授暨記憶與腦研究中心主任、亦是此次研究主要作者的Mauro Costa-Mattioli博士說：「其他研究團隊嘗試使用藥物或腦波刺激，來逆轉與神經發育障礙相關的一些行為症狀。但這裡我們提出一種從腸道來影響大腦的全新可能，雖然我們還不知道是否會在人類有效，但它是一個令人相當振奮的方法。」

人類流行病學顯示，產婦肥胖與兒童自閉症等神經發育障礙的風險有關連。此外，一些自閉症患者中也常出現胃腸道相關的問題。隨著越來越多研究表示飲食可以改變腸道微生物菌相，而腸道微生物會對大腦造成影響，這一連串的現象引發Costa-Mattioli博士和他的合作者懷疑這之中的關聯。

實驗剛開始的時後，研究人員用高脂肪飲食來餵養大約60隻雌性小鼠，這相當於每天持續地吃高熱量速食。這些老鼠後代與他們的母親一起待了三個星期之後斷奶並回復到正常的飲食。一個月後發現，這些後代表現一些出社交行為上的缺陷，例如，他們花較少的時間與同伴接觸，而且之間也沒什麼互動。

Mauro Costa-Mattioli實驗室的博士後研究員、亦是本研究發表第一作者的Shelly Buffington博士說，「首先，我們想看看餵養正常飲食或餵養高脂肪飲食的老鼠的後代，兩組之間的微生物組成是否存在差異。我們使用16S核醣體RNA基因測序來檢測其腸道中的微生物的類型。結果發現，兩個飲食組的後代體內微生物組成有非常明顯的差異，因此，透過查看各個小鼠的微生物組成，我們便可以推測其是否有異常社交行為。」

接下來，Buffington博士想確認是否就是因為微生物組成的差異而導致高脂肪飲食組後代的社會行為障礙。由於小鼠可以透過吃彼此的糞便來共享他們的腸道微生物，所以研究人員把動物放在同一籠子裡，以便他們從室友獲得微生物。當高脂肪飲食組的自閉傾向後代和正常小鼠配對時，發現腸道菌相和社交行為都同時在一個月內有大幅的改善。研究者因此認為可能是一種或多種有益的細菌對於正常的社交行為有重要影響。無菌小鼠的糞便移植實驗顯示，高脂肪飲食組產生的後代小鼠的異常腸道微生物組成，是造成他們社交行為缺陷的關鍵。

研究者接下來想知道，是否有特定的細菌種類在影響小鼠的社交行為。基因體定序組揭示了一種特定的細菌----洛德乳桿菌 (Lactobacillus reuteri) 在高脂肪飲食組的後代體內減少了超過9倍。Buffington博士說，「我們培養了從人類母乳中分離的洛德乳桿菌菌株，並將其加入高脂肪飲食組後代的水中。我們發現，用這種單一菌株就能夠挽救他們的社交行為。」不過其他的自閉症相關行為，例如焦慮，並沒有被改善。有趣的是作者發現，洛德乳桿菌也會促進催產素的產生。催產素已知在社會行為中起關鍵作用，並且與人類的自閉症有關。

作者想知道那些社交行為異常的小鼠，其大腦報償迴路功能是否失調。Costa-Mattioli博士說，「我們發現，在正常小鼠中，社交互動行為可以使腦中負責報償迴路的區域有增強的突觸電位。但是對於那些社交行為異常的小鼠，社交互動行為卻無法激發報償迴路的運作。當我們把細菌放回到高脂肪飲食組的後代，大腦報償迴路的突觸功能就被恢復了。」
 
貝勒醫學院分子病毒學和微生物學副教授暨總體基因體學和微生物研究中心主任Joseph Petrosino博士說，「腸道微生物可以影響大腦功能，證明了益生菌對身體其他組織的確有影響，也證明了開發新的口服益生菌是可行的。階段這樣的研究已經成功地展示了微生物在疾病預防和治療中的新希望，未來的研究將揭示是否可以在人類中也觀察到這些結果。」研究人員認為，由於是使用了來自於人類的細菌來刺激老鼠的催產素釋放和改善老鼠的社交行為，所以可以進而繼續使用該細菌來研究治療人類的神經發育疾病。Costa-Mattioli博士說，「這是意料之外的科學發現。我的直覺告訴我，我們可能看到這種類型的新方法將發展地非常快，並且不僅用於自閉症的治療，而將也用於其他的神經發育疾病。」

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參與研究的貝勒醫學院的學者包括Gonzalo Viana Di Prisco，Thomas A. Auchtung和Nadim J. Ajami 。該研究得到國家衛生研究院（NIMH 096816，NINDS 076708）、Alkek基金會、和貝勒醫學院的資助。


原文
​​https://fromthelabs.bcm.edu/2016/07/25/a-single-species-of-gut-bacteria-can-reverse-autism-related-social-behavior-in-mice/