自闭症儿童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

食与心在以往文章中介绍过:自闭症儿童不是不治之症。自闭症儿童不是单纯的遗传疾病,环境原因对该病的用途明显大于基因原因,剖腹产、配方奶粉喂养、幼年很多用过抗生素等破坏肠道菌群发育原因的风险明显高于遗传基因。脑轴功能失常在自闭症儿童发生中发挥着重要用途,恢复正常的菌脑轴功能是自闭症康复中必不可缺的步骤。北京大兴区心康医院精神科张月恒

遗憾的是,现在仍有很大一部分人一味认定爸爸妈妈的基因缺点或母亲的照护问题,盲目听信一些所谓干涉机构的先进疗法,比方说干细胞疗法和重金属螯合剂这些一般成年人都不想尝试的办法,而完全不分析肠道菌群原因的影响,更不需要说分析这些疗法和不好的饮食对孩子菌群的破坏,对肠脑和大脑发育的干扰。

本期食与心将介绍美国科学家的研究,这项研究2019年发表在世界顶级期刊《Cell》上。研究者发现:通过粪便菌群移植把自闭症孩子的粪菌移植给无菌小鼠后,同意菌群的小鼠后代也会出现自闭症儿童样症状(包括行为、菌群、转录组和代谢组);而补充ASD子鼠缺少的重要代谢物,能明显减轻自闭症儿童模型小鼠的自闭症孩子的特征[1]。

文章名:Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice

杂志:Cell(影响因子36.216)

作者单位:California Institute ofTechnology, Arizona State University, University of California, PacificNorthwest National Laboratory, University of Southern California, University ofWashington, Tel Aviv University, University of Toledo.

作者:Gil Sharon, Nikki JamieCruz, Dae-Wook Kang, Michael J. Gandal, Bo Wang, Young-Mo Kim, Erika M. Zink,Cameron P. Casey, Bryn C. Taylor, Christianne J. Lane, Lisa M. Bramer, Nancy G.Isern, David W. Hoyt, Cecilia Noecker, Michael J. Sweredoski, Annie Moradian,Elhanan Borenstein, Janet K. Jansson, Rob Knight, Thomas O. Metz, Carlos Lois,Daniel H. Geschwind, Rosa Krajmalnik-Brown, and Sarkis K. Mazmanian.

研究背景:自闭症儿童谱系障碍(简称自闭症儿童/ASD)患者的肠道微生物明显不一样于正常发育的儿童。自闭症儿童与肠道微生物密切有关已经成为科学界共识,但到底是异常的微生物引发自闭症儿童还是自闭症儿童造成微生物异常,即自闭症孩子的特征与异常微生物的因果关系仍有争议。

研究设计:人类研究结合动物研究、细胞研究和菌群研究

研究对象:儿童、小鼠和神经细胞

研究办法:本研究主要包括两大实验

实验一

①招募自闭症孩子和正常发婴幼儿教育童,获得新鲜粪便样本;

②通过粪便菌群移植,把自闭症儿童或者正常发婴幼儿教育童的菌群移植给无菌小鼠;

③小鼠成年后繁殖产下子代小鼠;

④子代小鼠成年后进行行为测试,并采集生理组织进行后续测试;

⑤通过宏基因组学办法全方位解析微生物组、转录组和代谢组结果。

(注:本研究粪便供体:正常发婴幼儿教育童/TD或自闭症孩子/ASD;粪便受体:无菌小鼠,同意TD或ASD粪便菌群,分别称为rTD或rASD;子代小鼠:受体小鼠成熟后繁育的子代小鼠,分别称为oTD或oASD

实验二

实验二为干涉实验,用实验一筛选出的重要代谢物干涉自闭症儿童模型小鼠(BTBR小鼠),测试干涉成效。

研究结果:

1.定植自闭症孩子菌群的无菌小鼠,子代出现自闭症儿童样症状

①自闭症孩子肠道菌群明显不一样于正常进步儿童;

②无菌小鼠通过粪便菌群移植获得自闭症孩子粪便后,其子代也会出现自闭症儿童样症状;

③子代小鼠的自闭症儿童样症状与人类供体的自闭症儿童严峻程度有关。

2.定植自闭症孩子菌群的无菌小鼠子代/oASD,其菌群明显不一样与定植正常发婴幼儿教育童菌群的无菌小鼠子代/oTD,呈现出与人类自闭症孩子一样的菌群特点,且这些差异菌群与自闭症孩子的特征显著有关

①无菌小鼠同意粪便菌群移植后,其菌群三个月后发生变化,α多样性减少,虽然60%左右菌不变,但有一些菌消失,而另一些菌很多增殖;

②从受体小鼠到其子代,肠道菌群也有肯定变化。但子代小鼠的菌群仍其保留人类供体菌群的大多数特点,即oTD和oASD菌群明显不一样,主要特点菌包括:乳酸杆菌目、梭菌科和肠杆菌科;

③子代小鼠两组间菌群差异显著,且oASD菌群呈现出与人类ASD儿童相同的菌群特点,如阿克曼菌属/Akkermansia增加、萨特菌属/Sutterella增加和毛螺菌科/Lachnospiraceae增加等。

3.自闭症儿童菌群造成小鼠大脑内多种基因的转录和翻译发生自闭症儿童样改变

RNA测序解析显示:oASD小鼠和oTD小鼠大脑内基因可变剪辑模式发生明显改变。与oTD小鼠相比,oASD小鼠大脑内富集了很多自闭症儿童有关基因的可变剪辑。

4.正常发育菌群和自闭症儿童菌群产生完全不一样的代谢谱——尤其是氨基酸代谢

代谢组学解析显示:

①oASD小鼠和oTD小鼠结肠代谢谱完全不一样。对于哺乳动物最主要的抑制性神经递质GABA和甘氨酸受体,两种小鼠结肠内激活剂和拮抗剂含量差异显著。比方说oASD小鼠结肠5AV(5氨基戊酸,GABAA受体弱激活剂)和牛磺酸(GABAA受体弱激活剂和甘氨酸受体激活剂)含量更少。

②oASD小鼠和oTD小鼠血清代谢谱完全不一样。差异与结肠代谢谱类似,主要在于氨基酸的代谢。

5.补充代谢物可改变自闭症儿童模型小鼠的自闭症孩子的特征

①有关解析显示:结肠和血清重要代谢物(如牛磺酸和5AV)与自闭症儿童样症状显著有关;

②自闭症儿童模型小鼠口服牛磺酸和5AV干涉,可明显减轻自闭症孩子的特征。

6.代谢物干涉可降低BTBR小鼠大脑前额叶皮层的神经兴奋性

神经细胞实验:5AV干涉可减轻前额叶L5椎体神经元的兴奋性,牛磺酸无此成效。

研究结论:

自闭症儿童可通过肠道菌群传递从人转移给无菌小鼠,再从爸爸妈妈代小鼠遗传给子代小鼠。自闭症儿童表型与肠道微生物和微生物产生的活性代谢物质密切有关,补充蛋白质类代谢物如5AV(5氨基戊酸)可减轻自闭症儿童行为和大脑生理异常。

相信读者通过阅读这篇文章一定已经看出端倪。这项研究明确地表明了自闭症儿童患患儿的粪便(主如果个体携带的共生微生物集成)即可造成和传递自闭症儿童;改变肠道微生物组分和代谢物即可改变自闭症孩子的特征。证明肠道菌群是自闭症儿童的主因。关注自闭症孩子的康复不可以忽视肠道微生物的干涉。如此看来,您也会同意,共生微生物是身外之物,控制着微生物和代谢物的构成,自闭症儿童确实不该是不治之症!

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