罗伊氏乳杆菌干预纠正自闭症小鼠社交缺陷
近年来，随着作为人类共生微生物的第二基因组研究的深入，肠道菌群在人的大脑和认知心理发育发展中的作用被越来越清晰地解明。
不断增加的证据提示：自闭症不仅仅是一种认知发育障碍，更是一种波及全身的疾病。肠道菌群异常及菌-肠-轴功能失常在自闭症发生中发挥着关键作用[1]。全世界针对肠道微生物干预自闭症的研究不断推出新的发现和成果，近半年内就发表了多篇有影响力的研究结果，食与心近期集中进行分享介绍。
实验室研究发现：通过粪便菌群移植把自闭症儿童的粪便菌群移植给无菌小鼠，小鼠会出现自闭症样症状；并可把自闭症相关症状（包括菌群异常、行为异常、大脑基因转录异常、代谢异常）遗传给子代；使用自闭症个体缺乏的细菌代谢产物干预，则能减轻自闭症症状，减少前额叶皮层神经兴奋性[2]。自闭症可通过粪便菌群移植从人转移给无菌小鼠并遗传给后代小鼠
临床研究发现：把健康人的粪便菌群移植给自闭症儿童，自闭症儿童的症状（包括行为症状、胃肠道症状和菌群异常）明显改善；粪菌移植干预长期效果良好（研究者观察了2年），自闭症儿童症状在干预后2年内依然在稳步改善[3, 4]。粪菌移植干预自闭症的长期效果
除了粪便菌群移植，补充特定益生菌/益心菌同样显示了良好的自闭症干预效果，国内外不同科学家均已进行了大量尝试。
中国科学院行为生物学研究室多年来使用自主研发并市场销售的NS乳酸菌治疗自闭症儿童方面积累了很多重要案例，研究结果即将发表。
本期食与心介绍美国科学家使用罗伊氏乳杆菌干预自闭症的研究[5]。研究者发现：不管是基因突变型、环境诱发型还是先天性自闭症小鼠模型，罗伊氏乳杆菌均能改善小鼠社交缺陷，恢复小鼠的社会行为。该研究推论，罗伊氏乳杆菌可能通过迷走神经，多巴胺-催产素的内分泌途径产生干预效果。
文章名：Mechanisms Underlying Microbial-Mediated Changes in Social Behavior inMouse Models of Autism Spectrum Disorder
杂志：Neuron（影响因子14.403）
作者单位：Baylor College of Medicine, Houston, TX 77030, USA
作者：Martina Sgritta, Sean W. Dooling, Shelly A. Buffington, Eric N. Momin,Michael B. Francis, Robert A. Britton, and Mauro Costa-Mattioli
研究背景：
该研究组前期研究发现：母鼠孕期高脂饮食，其后代子鼠会出现自闭症样行为异常和中脑腹侧被盖区突触可塑性异常，除了社交缺陷，子鼠肠道菌群也发生了明显变化且菌群中罗伊氏乳杆菌含量明显降低；而与健康鼠同笼饲养或补充罗伊氏乳杆菌均能改善自闭症症状[6]。
研究方法：
研究多种不同类型自闭症模型小鼠的肠道菌群，检测这些小鼠肠道罗伊氏乳杆菌的含量及用罗伊氏乳杆菌干预的效果；探索罗伊氏乳杆菌是通过那些途径影响自闭症。
实验设计：
本研究包含一系列动物实验，食与心下面简单介绍几项主要试验。
实验一探索罗伊氏乳杆菌干预对不同类型自闭症模型的效果。主要流程为：小鼠出生，3周大时断奶，断奶后进行罗伊氏乳杆菌干预，干预4周后检测小鼠的社交改变。
实验二探索影响罗伊氏乳杆菌干预效果的因素，比如肠漏、肠道菌群和迷走神经对干预的影响。
实验三探索催产素对不同类型自闭症模型的效果，研究罗伊氏乳杆菌干预与催产素的关系。
实验四探索罗伊氏乳杆菌干预与中脑腹侧被盖区催产素-多巴胺奖赏系统的联系。
涉及自闭症模型小鼠有：
①Shank3B–/–小鼠——一种基因突变的遗传相关自闭症模型小鼠；
②VPA自闭症模型——环境诱发自闭症模型，母鼠孕期注射VPA后，子鼠出现自闭症样症状；
③MHFD自闭症模型——环境诱发自闭症模型，母鼠孕期高脂饮食，子鼠出现自闭症样症状；
④BTBR小鼠——一种先天性自闭症模型小鼠品系，该品系小鼠虽未鉴定出自闭症易感基因，但却呈现出自闭症样症状。
研究结果：
1. 基因突变型自闭症模型小鼠（Shank3B–/–小鼠）肠道微生物发生明显改变，罗伊氏乳杆菌含量明显降低，而补充罗伊氏乳杆菌能减少社交缺陷
①Shank3B–/–小鼠的菌群完全不同于野生型小鼠，且Shank3B–/–小鼠肠道罗伊氏乳杆菌含量明显降低；
②断奶后连续4周补充罗伊氏乳杆菌可增加Shank3B–/–小鼠的社会交往行为。
2. 环境诱发型自闭症模型VPA小鼠肠道微生物发生明显改变，罗伊氏乳杆菌干预能减轻社交缺陷
①VPA自闭症小鼠肠道微生物明显不同于健康对照小鼠，但肠道罗伊氏乳杆菌含量并未明显降低；
②断奶后连续4周补充罗伊氏乳杆菌可增加VPA小鼠的社会交往。
3. 先天性自闭症模型BTBR小鼠肠道微生物发生明显改变，罗伊氏乳杆菌干预能纠正社交缺陷
①先天性自闭症BTBR品系小鼠虽未鉴定出自闭症易感基因，但该品系小鼠却呈现出明显的自闭症症状。除了社交缺陷，BTBR小鼠的肠道微生物也发生了明显改变，且肠道罗伊氏乳杆菌含量明显降低；
②断奶后连续4周补充罗伊氏乳杆菌可增加BTBR小鼠的社会交往。
4. 罗伊氏乳杆菌干预纠正社交缺陷并不依赖于菌群
①罗伊氏乳杆菌纠正Shank3B–/–自闭症小鼠社交缺陷时，并未明显改变菌群；
②罗伊氏乳杆菌干预能恢复无菌Shank3B–/–自闭症小鼠的社会交往。
5. 罗伊氏乳杆菌干预通过迷走神经途径改善社交缺陷
①与野生型小鼠相比，Shank3B–/–自闭症小鼠并未有明显肠漏；
②罗伊氏乳杆菌纠正社交缺陷依赖于迷走神经，切除迷走神经则不能改善Shank3B–/–自闭症小鼠的社交缺陷。
6. 罗伊氏乳杆菌干预能增加Shank3B–/–自闭症小鼠的催产素阳性神经元数量
①鼻腔催产素干预30分钟后行为测试，显示催产素干预能改善基因突变型、环境诱发型和先天性等不同类型自闭症小鼠的社交缺陷；
②催产素改善社交缺陷不依赖于迷走神经，不管迷走神经存在与否，催产素干预都能增加Shank3B–/–自闭症小鼠的社会交往；
③与野生型小鼠相比，Shank3B–/–自闭症小鼠下丘脑室旁核神经元数量相当，但催产素阳性神经元数量明显减少；
④罗伊氏乳杆菌干预能增加Shank3B–/–自闭症小鼠下丘脑室旁核催产素阳性神经元数量。
7. 罗伊氏乳杆菌干预可增强自闭症模型小鼠（Shank3B–/–小鼠）中脑腹侧被盖区的突触可塑性，这种效果依赖于催产素受体的存在。
①自闭症模型小鼠（Shank3B–/–小鼠）中脑奖赏系统出现异常，社会交往不能引起中脑腹侧被盖区的突触长时程增强；
②罗伊氏乳杆菌干预或催产素干预均能增加AMPAR/NMDAR比值，恢复中脑腹侧被盖区社会交往引起的突触长时程增强；
③敲除多巴胺能神经元上催产素受体基因后，罗伊氏乳杆菌干预和催产素纠正社交缺陷，增强突触可塑性的效果消失；
④催产素受体拮抗剂处理小鼠，罗伊氏乳杆菌纠正社交缺陷和增强突触可塑性的效果消失。
研究结论：
不管是基因突变型自闭症，环境因素引发自闭症，还是先天性自闭症，这些类型自闭症模型小鼠肠道菌群均明显不同于健康对照小鼠，而补充罗伊氏乳杆菌进行干预能纠正自闭症小鼠的社交缺陷。罗伊氏乳杆菌干预自闭症并不依赖于菌群调整，而依赖于迷走神经；罗伊氏乳杆菌干预可通过影响大脑催产素-多巴胺奖赏系统来纠正自闭症小鼠的社交缺陷。
综合以上几项自闭症研究，不难发现：自闭症不是单纯的神经疾病，只针对认知和大脑进行干预，忽视肠道微生物和菌-肠-脑轴异常，无法有效治疗该病。只关注认知和大脑，就很容易产生自闭症是不治之症的悲观落后观点。而从肠道微生物出发，可能为自闭症治疗带来新的希望和更加广阔的前景。
小贴士：肠脑轴由相互独立的多根“弦”组成，内分泌系统、免疫系统、神经系统（肠与脑之间的神经网络，特别是迷走神经），外循环系统（血液淋巴等），但是在人体正常运行过程中，多根“弦”之间有各种默契协作关联，缺一不可[1]。
参考文献
1 Liang S, Wu X, Jin F.Gut-Brain Psychology: Rethinking Psychology from the Microbiota-Gut-Brain Axis.Frontiers in integrative neuroscience, 2018, 12: 33.
2 SharonG, Cruz N J, Kang D W, et al. Human Gut Microbiota from Autism SpectrumDisorder Promote Behavioral Symptoms in Mice. Cell, 2019, 177: 1600-18e17.
3 KangD W, Adams J B, Gregory A C, et al. Microbiota Transfer Therapy Alters GutEcosystem and Improves Gastrointestinal and Autism Symptoms: An Open-LabelStudy. Microbiome, 2017, 5: 10.
4 KangD W, Adams J B, Coleman D M, et al. Long-Term Benefit of Microbiota TransferTherapy on Autism Symptoms and Gut Microbiota. Sci Rep, 2019, 9: 5821.
5 SgrittaM, Dooling S W, Buffington S A, et al. Mechanisms Underlying Microbial-MediatedChanges in Social Behavior in Mouse Models of Autism Spectrum Disorder. Neuron,2019, 101: 246-59 e6.
6 BuffingtonS A, Di Prisco G V, Auchtung T A, et al. Microbial Reconstitution ReversesMaternal Diet-Induced Social and Synaptic Deficits in Offspring. Cell, 2016,165: 1762-75.