肠道细菌产生的淀粉样蛋白可能促进神经退行性疾病的发生

过去二十年的研究表明肠道微生物以多种方式对健康和疾病产生影响，特别是与免疫功能、新陈代谢和抵抗感染有关。最近的研究表明，肠道微生物也可能导致帕金森病、阿尔茨海默病和其它神经退行性疾病的发生或恶化。

阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症都以大脑中蛋白质的错误折叠和炎症为主要特征，但是并不清楚是什么导致了这一过程的发生。

2016年，一项发表在《Scientific Reports》杂志上的研究中，路易斯维尔大学神经学教授Robert P. Friedland博士及其同事发现这一过程可能是由肠道细菌所产生的蛋白质所引发的。研究发现，暴露于细菌产生的与脑部蛋白结构类似的淀粉样蛋白可以导致大脑中α-突触核蛋白的聚集增加。而错误折叠的α-突触核蛋白及相关的淀粉样蛋白的聚集常见于神经退行性病变患者的大脑中，比如阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症。

α-突触核蛋白是大脑中的神经元正常产生的一种蛋白质。在帕金森病和阿尔茨海默病患者中，α-突触核蛋白聚集形成淀粉样蛋白，导致神经元的损伤。研究人员推测，肠道细菌产生的结构类似的蛋白质可以通过一种叫做“交叉播种”（cross-seeding）的作用机制导致大脑蛋白质的错误折叠，从而导致大脑中蛋白质的沉积。同时，研究人员也推测，肠道细菌产生的淀粉样蛋白可以启动肠道免疫细胞，导致脑部神经炎症增加。

图片来源：Friedland & Chapman. PLoS Pathog. 2017

研究人员给大鼠饲喂可以产生细菌淀粉样蛋白的大肠杆菌菌株，而对照组大鼠则饲喂不能产生细菌淀粉样蛋白的大肠杆菌菌株。结果发现，饲喂产生细菌淀粉样蛋白的大肠杆菌菌株的大鼠的肠道和大脑中的α-突触核蛋白的水平升高，脑内α-突触核蛋白的聚集增加，同时脑部炎症水平也增加。

在线虫中也发现了类似的结果，饲喂产生细菌淀粉样蛋白的大肠杆菌菌株的线虫也表现出α-突触核蛋白的聚集水平增加。

最近，Friedland博士和密歇根大学教授Matthew R. Chapman博士在《PLOS Pathogens》杂志上发表的一篇文章中提出了一种用来描述肠道微生物和大脑之间的这种相互作用的新名词：mapranosis。

Mapranosis是来源于Microbiota Associated Protepathy And Neuroinflammation + osis，意思是微生物相关的蛋白质病变和神经炎症过程。Friedland和Chapman博士提出“mapranosis”这一新名词指的是由微生物（包括细菌、真菌及其它）产生的淀粉样蛋白可以改变大脑中蛋白质的结构和增加神经系统炎症，从而引发或增加脑部疾病。

图片来源：Friedland & Chapman. PLoS Pathog. 2017

近年来，对生活在人体内的微生物的研究已经越来越深入。基因组分析已经开始揭示生活在体内和体外，特别是肠道中的细菌、病毒、真菌、古生菌和寄生虫的多样性。最近，研究人员已经开始探索肠道微生物产生的蛋白质和其它代谢物是如何影响身体其它部分的功能的，包括大脑。肠道微生物和大脑之间相互作用的双向交流系统被称为“肠脑轴”，然而，我们还并没有完全了解这一系统是如何工作的。

肠道微生物及其产物也可以通过其它方式影响神经退行性病变的发生：

1. 肠道微生物可以调节整个身体的免疫过程，包括中枢神经系统；

2. 肠道微生物可能诱导氧化毒性（自由基）以及相关炎症，导致神经退行性病变；

3. 肠道微生物产生的代谢产物有可能是有益的，也有可能是有害的；

4. 宿主基因可以影响肠道菌群，两者之间存在复杂的相互作用。

肠道细菌产生的蛋白质可能是导致阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等神经退行性病变的一个起始因素，这是非常重要的，因为大多数疾病都是基因与环境共同作用的结果，神经退行性疾病的大多数病例都不是单纯由基因引起的，而肠道是与外界环境相联系的重要部分，肠道细菌则是最重要的一个环境因素。这种对肠道细菌在神经退行性病变中的潜在作用的新认识可以让我们更加了解引发这些疾病的原因并最终开发新的预防和治疗措施。我们可以通过多种方式来影响肠道细菌的组成和数量，进而改变肠道菌群对疾病发病的影响。神经退行性疾病的发病率越来越高，而且几乎没有行之有效的治疗方法，这一领域的进一步研究将有助于这些神经退行性疾病的治疗。