要治疗与大脑有关的疾病,可能需要调节肠道...
要治疗与大脑有关的疾病,可能需要调节肠道微生物。现在科学家们正在开始研究肠道微生物是如何影响大脑健康的,这可能会导致更好更简单的脑部疾病治疗方法。如果10多年前,哪位有这样的想法或者说法,一定会被认为是伪科学。
至少加拿大的神经学家简·福斯特(Jane Foster)2006年的一个发现就获得了类似这样的待遇。她的团队研究了两组小鼠:一组小鼠肠道中有某种微生物,而另一组小鼠肠道内缺乏这些微生物。观察这两组老鼠在迷宫的行为,发现它们对待敞开和封闭的道路有很大差异。所以他们就推测:肠道中的微生物似乎正在影响小鼠的大脑和行为。
福斯特认为这个结果会引起整个研究领域的轰动。然后,待她将该结果撰写成一篇文章投稿时,很快就被拒了,她又重写了一遍,再次投稿,还是被拒了。看来人们并不买账,认为这指是一种伪现象。不过,她锲而不舍,经过三年不断修改、投稿七次,终于被录用了。
现在来看,最早研究帕金森综合症的詹姆斯帕金森(James Parkinson)医生就注意到,患者双臂出现麻木和刺痛感,他们的肠道中似乎有许多东西没有排除,所以就给病人开了泻药,十天后肠子空了,症状也消失了。更多的人注意到,一些罹患这种疾病的人在出现明显症状前很久就有了便秘。
帕金森综合症的标志性症状——震颤、僵硬和运动迟缓,目前知道是负责协调运动的神经元开始死亡,但这些神经元是如何死亡的,还不完全清楚,但知道与一种蛋白有关。帕金森病的患者中,蛋白出现了折叠错误,出现折叠错误的蛋白,又导致更多的蛋白出现折叠错误,直到最后在大脑中形成了有害的团块。同样,细菌蛋白可能为这种错误折叠提供了模板。
那么,还有一个问题是,肠道中的信号是如何到达大脑的呢?一个可能的管道是迷走神经。迷走神经连接脑干和许多器官,包括结肠,使其成为12条在大脑和身体其他部位之间传递信号的脑神经中最长的一条。
在20世纪70年代,胃溃疡的一种常见疗法就是移除全部或部分神经,抑制胃酸的产生。近几十年来,人们注意到了一个奇怪的现象:接受过这种手术的人似乎不太容易患上帕金森综合症了。
物质基础找到了,传递路径找到了,那么科学家就开始设计实验,用小鼠进行研究。他们将折叠错误的蛋白注射到小鼠肠道中,然后在大脑中也就看到了这种蛋白的产生;而如果研究人员事先移除小鼠的迷走神经,大脑中就不会出现折叠错误的蛋白了。
错误折叠的蛋白也是其他几种影响大脑疾病的标志,包括阿尔茨海默病和运动神经元疾病(肌萎缩侧索硬化症amyotrophic lateral sclerosis,简称ALS)。不同的人,患有ALS的病情发展有快有慢,那么微生物对此是否有作用呢?科学家们找到两种使ALS症状恶化的微生物物种,还有一种,似乎可以使症状减轻。
细菌产生的小分子代谢物,可以进入血液并在身体中移动。我们的血液中至少一半的小分子,要么是微生物制造的,要么是由微生物调节的。所以现在要进行因果分析,就要证明存在一种细菌,证明这种细菌有一种产物,证明它游向了正确的靶器官,做了一些有利于疾病进程的事情。
比如对于患有肌萎缩侧索硬化症的人,发现缺乏某种微生物,导致体内的烟酰胺较少,所以科学家们现在正计划做临床试验,将烟酰胺作为补充剂对病人进行治疗,已经有了明显的效果。
如果某个疾病与微生物有关的,那么就有坑存在代际效应——母亲可能传给胎儿。而有些,可能是需要传递下去的,如果没有传递反而会出现问题。比如对于患自闭症的小鼠,如果让它们与正常小鼠生活在一起,它们会接触正常小鼠的粪便,自闭症行为消失了,因为有自闭症的小鼠,缺少一种特殊的细菌:雷氏乳杆菌。
这个研究很有趣!对于不太了解这方面工作的人,听起来有些毁三观的感觉。但生物体就是这么神秘,这么有趣!
引申开来,一个生物体,其实包含两组完全不相关的基因成分:一组来自其父母,这是天生的,生下来就被决定了;另一组刚开始来自母体,之后是后天可以改造的,就是体内的微生物群。现在,我们甚至难于下结论那一组基因更重要。人的性格、脾气、饮食、爱好、运动行为,甚至聪明程度,还有刚才说的一些与脑部有关的疾病,都与人体微生物有关。
所以,以后我们再发表获奖感言的时候,除了感谢自己的父母,还别忘了感谢自己体内的微生物,它们可能是促使你成功的无名英雄。
该文字的主要证据来自Nature 590, 22-25 (2021),doi: