脂质代谢与神经保护有关?线虫研究发现能减缓神经退化的益生菌

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肠道微生物群对人体健康的影响越来越受到关注,近年研究发现,肠道微生物群失调可能与许多无法治愈的神经退化性疾​​病有关,被称为渐冻症的肌萎缩性脊髓侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)也是其中之一,鉴定具有神经保护作用的菌株可以为新疗法奠定基础。

《Communications Biology》最新研究中,蒙特娄大学医疗中心研究中心(CRCHUM)科学家透过秀丽隐杆线虫模型发现,鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG, LGG) HA-114 益生菌具有独特的神经保护作用,团队计画持续研究来探索更多协助 ALS 治疗的选择。

鼠李糖乳杆菌 HA-114 的独特神经保护作用

透过将信号传输到肌肉控制收缩,运动神经元(motor neurons)使我们能够自由自在的移动身体,而 ALS 患者控制骨骼肌的运动神经元会逐渐退化,导致肌肉逐渐衰弱、萎缩,最终可能完全失去控制自主运动的能力,确诊后平均预期寿命仅有 3- 5 年。

为了探索膳食补充剂对神经元退化性疾病的可能影响,CRCHUM 团队在使用 ALS 相关基因修改建立模型后,测量了基于益生菌的膳食补充剂对秀丽隐杆线虫模型的神经保护作用。研究人员一共测试了 13 种不同细菌菌株和 3 种菌株组合,而 HA-114 从中脱颖而出,能有助减少 ALS 和亨廷顿舞蹈症(Huntington’s disease)模型的运动障碍。

在将 HA-114 添加到动物模型饮食之后,团队随即注意到它抑制了运动神经元退化的进程,与测试的其他鼠李糖乳杆菌菌株相比,非商业益生菌 HA-114 提供的神经保护作用是独一无二的。

透过遗传学、基因组及行为分析和显微镜影像的数据,团队得以确定脂质代谢紊乱是导致神经变性的潜在机制,而 acdh-1 和 acs-20 正是在这种神经保护机制中起著关键作用的基因。这两种基因在人类中以等效形式存在,都参与脂质代谢以及将粒线体内脂肪酸分解成能量的 β- 氧化(beta-oxidation)过程。

团队认为,HA-114 的特殊性在于其脂肪酸含量。HA-114 提供的脂肪酸透过独立的非传统途径进入线粒体,并在 β- 氧化过程中恢复了因 ALS 进展受损的能量代谢平衡及脂质稳态,从而促使神经变性减缓。

脂质代谢可能是神经保护的关键机制

从研究结果来看,脂质代谢可能是与神经保护相关的关键机制,透过益生菌来调节神经变性过程并恢复能量平衡有可能为宿主带来益处,然而团队也承认需要对 β- 氧化过程进行更全面的研究,才能确认 HA-114 保护作用的完整机制。

研究团队正尝试于更复杂的大鼠模型上进行类似的研究,考量到益生菌相较药物产生的副作用风险较低,团队也计划未来将在临床环境中验证 HA-114 作为当前 ALS 治疗补充品使用的潜力。

延伸阅读:改造细菌助维持天然肠道菌相!守护好菌免受抗生素伤害

参考资料:
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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