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肠道菌群和自闭症(ASD)关系最新研究进展

时间:2022-09-05 16:21 来源:互联网
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【背景分析】

自闭症谱系障碍(ASD)是一种神经发育障碍,其特征是社交沟通障碍,重复性刻板行为等。研究发现:胃肠道(GI)症状是孤独症患儿最常见的合并症,包括便秘、腹泻和腹痛等,这与患儿肠道菌群失常有关。

国外研究也发现,与同龄健康儿童相比,自闭症患儿肠道菌群中双歧杆菌属的丰度较低、梭菌属和脱硫弧菌属的丰度更高,导致肠道炎症的易感性增加,造成肠道屏障的通透性增加,引起炎症反应;而肠道菌群的变化,可以通过“菌群-肠-脑轴”,影响免疫、代谢和神经系统功能。

【研究进展】

基于肠道内有害微生物、以及相关代谢物丰度变化,对中枢神经系统的运作产生负面影响,调整肠道菌群结构,有望成为新的自闭症治疗方法。

2021年,一个由来自巴西圣保罗州立大学、美国加州大学戴维斯分校、法国巴黎大学医学院等研究机构专家组成的国际科研小组,在《Food Research International》 (国际食品研究)发表了这方面的最新研究成果。

【方案选择】

研究小组根据以往的研究成果,共整理出7套肠道菌群调整方案,如下图所示。

为了验证每种方案的可行性,试验团队通过人体肠道微生物生态系统模拟物(SHIME)对上述肠道菌群调整方案进行了为期7周的肠道环境模拟试验,结果如下图所示,不同方案,菌群的存活率也不相同。

最终,研究团队确定了3种肠道菌群调整方案,分别为(T1)L. reuteri + B. longum,(T2)Prebiotic treatment (GOS),(T3)L. reuteri + B. longum + GOS

【肠道菌群变化情况】

如上图所示,在肠道环境模拟试验中,采用肠道菌群调整剂后,3天时间,自闭症患儿肠道菌群主要菌属丰度产生了明显变化,主要是艰难梭菌属(Clostridium difficile)、产气荚膜梭菌群 (Clostridium perfringens group)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio desulfuricans group)、乳酸菌群(Lactobacillus group)、双歧杆菌属(Bifidobacterium spp)。

【肠道不同部位微生物群落变化】

研究团队针对不同治疗方案,对肠道不同位置微生物群落(主要菌群构成)变化进行了对比研究。其中T1、T2、T3分别对应三种治疗方案,C1、C2、C3则代表与之对应的未调整前患儿肠道,该部位微生物群落的原始情况。

升结肠(也叫上行结肠)处三种治疗方案主要菌群构成前后对比

横结肠处三种治疗方案主要菌群构成前后对比

下结肠处三种治疗方案主要菌群构成前后对比

肠道菌群调整方案:T1为L. reuteri + B. longum,T2为Prebiotic treatment (GOS),T3为L. reuteri + B. longum + GOS

颜色和菌属对应关系:绿色-疣微菌属(Verrucomicrobia)、浅蓝色-蓝藻菌属(Cyanobacteria)、黄色-变形菌属(Proteobacteria)、灰色-拟杆菌属(Bacteroidetes)、橘色-厚壁菌属(Firmicutes)、深蓝色-放线菌属(Actinobacteria)。

上图为菌群种类变化更细致的分析结果,方法同上,这里就不再赘述了。

【肠道微生物种类及其代谢产物相关性】

如上图所示,代表了不同种类菌群,其代谢产物和肠道内生物胺(Ammonium)乙酸(Acetic acid)、丙酸(Propionicacid)、丁酸(Butyric acid)的关系。

【肠道化学物质的变化】

如上图所示,随着肠道内菌群丰度的变化,自闭症患儿肠道内乙酸、丙酸(A、均为短链脂肪酸)和生物胺(B)浓度变化。

【结论分析】

肠道菌群及其代谢产物(特别是短链脂肪酸)浓度异常,生物胺(主要是单胺)代谢异常,会引起多种神经内分泌和神经递质的功能失调(如多巴胺等),导致自闭症患儿出现社交障碍。

【治疗方案】

正如本文所列举的三种治疗方案,即(T1)L. reuteri + B. longum,(T2)Prebiotic treatment (GOS),(T3 )L. reuteri + B. longum + GOS,均能改善患儿自闭症症状,其原理如下:调整肠道菌群不同种类菌群的丰度→影响代谢产物→调整生物胺、短链脂肪酸(丙酸、丁酸等)浓度→改善神经递质功能失调→改善自闭症患儿症状。

如上图所示,三种治疗方案肠道不同部分,乙酸浓度变化情况。(图中T1、T2、T3分别对应三种治疗方案,C1、C2、C3为与之对应的未调整前患儿肠道该部分化学物质浓度,AC表示升结肠、TC表示横结肠、DC表示降结肠,以下个图相同)

如上图所示,三种治疗方案肠道不同部分,丙酸浓度变化情况。

如上图所示,三种治疗方案肠道不同部分,丁酸浓度变化情况。

如上图所示,三种治疗方案肠道不同部分,生物胺浓度变化情况。

从上面各图可以明显看到治疗前后,患儿肠道不同部位,短链脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)和生物胺浓度的改变,有效验证了研究团队的结论。但是,研究团队也指出:每位患儿饮食、成长环境不同,肠道菌群结构也不相同,虽然三种肠道菌群调整方案都明显改善了自闭症症状,但如果能根据患儿自身情况,采取针对性的调整方案,能取得更好的效果,而这也在后续临床试验中得到了验证。

中国和西方饮食习惯不同,肠道菌群构成也不同,这也是很多通过调整肠道菌群结构,改善自闭症、多动症症状的治疗药物,在国内疗效欠佳的原因。所以,针对中国儿童肠道菌群的特点,需要进行针对性检测,然后进行针对性调整,才能起到效果。

【参考文献】

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.

关闭此页 (责任编辑:华仁)

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