肠道微生物与ALS

一、肠道微生物群在ALS发病机制中的潜在作用

作者：L Mazzini1, L Mogna2, F De Marchi1, AAmoruso2, M Pane2, I Aloisio3, N Bozzi Cionci3,F Gaggı`a3, A Lucenti1,E Bersano1, R Cantello1, D Di Gioia3, G Mogna4

单位：1 意大利诺瓦拉大学神经病学与肌萎缩侧索硬化中心

2 意大利BIOLAB RESEARCH公司

3 意大利博洛尼亚大学农业科学系

4 意大利PROBIOTICAL公司

背景：最近的临床前研究表明，胃肠道功能障碍可能通过调节肠道微生物群-脑轴在肌萎缩侧索硬化症（ALS）的发病机制中发挥作用。我们的研究是第一个关注ALS患者中微生物群分析的研究。

目的：研究ALS和健康受试者的主要肠道微生物群和整体微生物多样性。此外，我们已经研究了用乳杆菌菌株构成的特定细菌疗法的治疗的影响：发酵乳杆菌LF10 DSM19187，德氏乳杆菌德氏亚种 LDD01 DSM22106，植物乳杆菌LP01 LMG-P 21021，唾液乳杆菌 LS03 DSM227 76，作用于胃肠道屏障，微生物群的组成和疾病的进展。

方法：招募了50名ALS患者和50名健康人对照，性别、年龄和来源相匹配。粪便样品用于总基因组DNA提取。使用针对16S rRNA基因的qPCR方法对肠杆菌，双歧杆菌属，乳酸杆菌属，狭义梭菌属，大肠杆菌和总酵母进行定量分析。在扩增16S rRNA基因的V3区域后，进行变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析以研究总真细菌和酵母菌种群。随机化双盲处理受试者，分别用微生物或安慰剂治疗六个月，每三个月监测一次来观察临床进展和微生物群组成。

结果：ALS组与健康组比较，肠道微生物组分差异较大，主要表现为ALS组大肠杆菌和肠杆菌丰度较高，总酵母丰度低。PCR-DGGE分析显示ALS患者和健康受试者的细菌谱有明显的聚类差异。

尽管健康和患病患者之间存在差异，健康和ALS受试者总体的复杂性可能表明ALS患者中真正的失调状态并不明显。疾病进展和细菌疗法对细菌和酵母种群的影响正在进行中。

结论：我们的初步结果证实了在ALS患者中存在微生物分布差异的假设，这可能有助于疾病的发病机制的研究。因此，基于微生物的治疗方法可以代表一种新的治疗靶点。

二、肠道微生物群变化挽救了秀丽隐杆线虫ALS模型中的瘫痪及神经退行性变

作者：A Labarre1,2,E´ Guitard1,2, JA Parker1,2

单位：加拿大蒙特利尔大学医院研究中心神经科学系

背景：目前已知微生物对人体有各种影响，与肠道慢性疾病，哮喘和过敏有关。一些证据甚至倾向于将微生物群和神经变性联系在一起，特别是在帕金森、多发性硬化和青光眼中。此外，现已知微生物对5-羟色胺能神经元的影响，特别是在5-羟色胺生物合成调节中，这些神经元是ALS最易受影响的。在过去的一年中，新的证据显示了ALS的微生物群和脂质组成的扰动。然而，人们对ALS中这些扰动的影响缺乏理解。2014年，我们与LaleMand Health Solutions（由一个工业的NSERC参与补助金资助）合作开发了一种在线虫中筛查益生菌菌株对脂肪积累的影响的方法。我们成功地建立了一种新的检测方法，概括了小鼠模型的研究结果，而且只需哺乳动物模型所需的成本和时间的一小部分就可完成。我们好奇这些益生菌是否有额外的效果，所以我们在各种实验中测试它们，包括寿命和应激抵抗，以及我们的蠕虫ALS模型。我们惊奇地发现，两种菌株抑制了我们的线虫ALS模型中的运动缺陷和运动神经元变性。

目的：研究这些益生菌如何有助于挽救疾病表型。

方法：我们用遗传学和基因表达谱的组合来鉴别受微生物群影响并在蠕虫中起到神经保护作用的基因和途径。

结果：目前为止，我们发现秀丽隐杆线虫ALS模型，当喂养特定益生菌后，显示出神经变性和成年首发年龄依赖性瘫痪的好转。由这些益生菌提供的神经保护作用并不依赖于秀丽隐杆线虫的像daf-16/FOXO 和sir2.1/SIRT1这样的经典的代谢/应激抵抗途径，而似乎与脂肪代谢有关。目前我们已经鉴别了三个与神经保护相关的脂肪酸代谢基因。此外，益生菌的神经保护组分似乎并不是分泌的。一些证据表明可能是细菌本身的组成部分。

讨论和结论：我们目前在我们的线虫ALS模型中已经鉴别了与神经保护相关的关键基因。这些发现可能证实了微生物群和ALS之间的联系，并且能够通过调节肠道环境来引导未来的治疗方法。在这方面，我们将与Lallemand Health Solutions（由NSERC资助）持续合作，将我们的研究结果转化到哺乳动物模型。