脂質代謝與神經保護有關?線蟲研究發現能減緩神經退化的益生菌

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腸道微生物群對人體健康的影響越來越受到關注,近年研究發現,腸道微生物群失調可能與許多無法治癒的神經退化性疾​​病有關,被稱為漸凍症的肌萎縮性脊髓側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)也是其中之一,鑑定具有神經保護作用的菌株可以為新療法奠定基礎。

《Communications Biology》最新研究中,蒙特婁大學醫療中心研究中心(CRCHUM)科學家透過秀麗隱桿線蟲模型發現,鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus GG, LGG) HA-114 益生菌具有獨特的神經保護作用,團隊計畫持續研究來探索更多協助 ALS 治療的選擇。

鼠李糖乳桿菌 HA-114 的獨特神經保護作用

透過將信號傳輸到肌肉控制收縮,運動神經元(motor neurons)使我們能夠自由自在的移動身體,而 ALS 患者控制骨骼肌的運動神經元會逐漸退化,導致肌肉逐漸衰弱、萎縮,最終可能完全失去控制自主運動的能力,確診後平均預期壽命僅有 3- 5 年。

為了探索膳食補充劑對神經元退化性疾病的可能影響,CRCHUM 團隊在使用 ALS 相關基因修改建立模型後,測量了基於益生菌的膳食補充劑對秀麗隱桿線蟲模型的神經保護作用。研究人員一共測試了 13 種不同細菌菌株和 3 種菌株組合,而 HA-114 從中脫穎而出,能有助減少 ALS 和亨廷頓舞蹈症(Huntington’s disease)模型的運動障礙。

在將 HA-114 添加到動物模型飲食之後,團隊隨即注意到它抑制了運動神經元退化的進程,與測試的其他鼠李糖乳桿菌菌株相比,非商業益生菌 HA-114 提供的神經保護作用是獨一無二的。

透過遺傳學、基因組及行為分析和顯微鏡影像的數據,團隊得以確定脂質代謝紊亂是導致神經變性的潛在機制,而 acdh-1 和 acs-20 正是在這種神經保護機制中起著關鍵作用的基因。這兩種基因在人類中以等效形式存在,都參與脂質代謝以及將粒線體內脂肪酸分解成能量的 β- 氧化(beta-oxidation)過程。

團隊認為,HA-114 的特殊性在於其脂肪酸含量。HA-114 提供的脂肪酸透過獨立的非傳統途徑進入線粒體,並在 β- 氧化過程中恢復了因 ALS 進展受損的能量代謝平衡及脂質穩態,從而促使神經變性減緩。

脂質代謝可能是神經保護的關鍵機制

從研究結果來看,脂質代謝可能是與神經保護相關的關鍵機制,透過益生菌來調節神經變性過程並恢復能量平衡有可能為宿主帶來益處,然而團隊也承認需要對 β- 氧化過程進行更全面的研究,才能確認 HA-114 保護作用的完整機制。

研究團隊正嘗試於更複雜的大鼠模型上進行類似的研究,考量到益生菌相較藥物產生的副作用風險較低,團隊也計劃未來將在臨床環境中驗證 HA-114 作為當前 ALS 治療補充品使用的潛力。

延伸閱讀:改造細菌助維持天然腸道菌相!守護好菌免受抗生素傷害

參考資料:
1. Communications Biology, 2022,https://doi.org/10.1038/s42003-022-04295-8
2. https://www.chumontreal.qc.ca/en/actualites/found-protective-probiotic-als

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