最近的一次学习小君博士的太阳(伊利诺伊大学,芝加哥,美国)医学系发现丁酸盐是一种细菌代谢副产物,可使肠道环境正常化,包括肠道微生物群组成,并延长肌萎缩侧索硬化(ALS)小鼠模型的寿命。在人类中,ALS(也被称为Lou Gehrig’s disease)是一种神经退行性疾病,上下运动神经元进行性退化。

该研究的主要作者孙军(Jun Sun)与GMFH编辑通信,说明了这项工作的意义。

目前的研究已经开始将肠道作为ALS治疗的新靶点。关于肠内稳态(尤其是肠上皮结构和通透性)、肠道微生物组和炎症状态在ALS进展中的作用,您以前的经验是什么?

虽然ALS最初被认为是一种神经肌肉疾病,但ALS病理学中胃肠道(GI)缺陷的证据有限。我们的实验室与合作者周景松博士合作,取得了重要的发现,将肠道功能障碍与ALS的进展联系起来。第一次,我们在G93A小鼠中确定了肠道渗漏[和]不平衡的肠道微生物群(失调)。我们已经证实了ALS小鼠模型中肠道微生物特征、炎症细胞因子IL-17水平、肠道连接结构和肠道功能(通透性和潘氏细胞)的变化。Paneth细胞是一种特殊的肠上皮细胞,调节肠道内宿主细菌的相互作用。在G93A小鼠中,异常的Paneth细胞显著增加。事实上,ALS中的炎症是非常严重的人类ALS病例报告.我们血液中IL-17增强的数据与报告一致。

肌萎缩性侧索硬化症与肠道菌群组成和功能之间的关系是什么?

[ALS]与肠道微生物群组成和功能的变化有关(例如,丁酸生产菌)。我们使用的实验室小鼠称为ALS小鼠模型SOD1G93A。利用分子生物学和微生物学方法,我们[发现]在ALS神经肌肉症状出现之前,年轻G93A小鼠出现肠道渗漏和生态失调,这表明肠道缺陷可能在ALS进展中起作用。我们发现G93A小鼠肠道内产生丁酸的细菌数量减少。SOD1中ALS相关突变如何影响肠道功能以及肠道缺陷如何导致ALS进展成为需要解决的基本问题。

你的最新研究添加

我们最新的研究增加了针对肠道微生物群和肠道功能的潜在治疗方法。丁酸盐是膳食纤维在结肠肠道发酵产生的一种天然营养物和细菌产物,在许多器官的生理中具有重要作用。丁酸盐对G93A小鼠的治疗饮用水中延缓肌萎缩性脊髓侧索硬化症症状的发作,延长寿命。我们发现丁酸盐可以修复[肌萎缩性侧索硬化症小鼠模型]的部分肠道缺损和纠正生态失调。在细胞水平上,丁酸盐处理减少了异常的Paneth细胞。丁酸盐降低了G93A-SOD1突变蛋白在ALS小鼠模型和培养的人肠道上皮细胞中的聚集。

根据你的研究,你认为肠道微生物靶向治疗可能有助于减缓ALS患者的疾病进展和改善生活质量吗?

我看到了这种可能性。[汇合]证据表明,肠道内稳态和微生物组群的改变有助于各种[神经退行性]疾病的病理学。然而,我们仍然缺乏关于ALS患者胃肠道和微生物组的基本生物学知识。我们的研究首次揭示了异常肠道内环境平衡在ALS进展中的潜在作用。我认为肠道微生物靶向治疗可能有助于减缓ALS患者的疾病进展和改善生活质量。ALS患者通常在疾病出现症状后才来到诊所,这使得人们很难理解导致疾病的早期事件。我们的研究还表明,利用肠道和微生物标记物诊断ALS的潜力。

您的研究小组计划采取哪些进一步措施,以针对ALS治疗的肠道微生物群?

我们的研究带来了一个新概念,即肠道微生物群可能构成肌萎缩性侧索硬化症病理生理学的一部分。我们将研究ALS患者的肠-脑轴和人体微生物组。