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肠道缺陷通过皮质醇与脑发育障碍相关联

肠道微生物最近在新闻中报道了很多。最近的研究表明,它们可以影响人类健康,行为和某些神经系统疾病,如自闭症。但他们如何与大脑沟通?伊利诺伊大学新研究的结果表明,通过称为皮质醇的血液中的化合物,某些肠道细菌和脑代谢物之间的通讯途径。而出乎意料的是,这一发现提供了一种解释自闭症特征的潜在机制。

“婴儿期神经代谢物的变化可能对大脑发育产生深远的影响,微生物组 - 或细菌,真菌和病毒的集合 - 可能在这个过程中发挥作用,”博士生奥斯汀·马德说。在I大学的神经科学计划中。“然而,目前尚不清楚哪种特定肠道细菌在大脑发育过程中影响最大,哪些因素(如果有的话)可能影响肠道和大脑之间的关系。”

研究人员研究了1个月 - 仔猪,在肠道和大脑发育方面与人类婴儿非常相似。他们首先确定了粪便中细菌的相对丰度和仔猪的升结肠含量,然后量化了血液和大脑中某些化合物的浓度。

“利用仔猪作为人类婴儿的可翻译动物模型,为研究开发方面提供了一个独特的机会,有时在收集人类婴儿数据方面更加困难或具有道德挑战性,”Mudd说。“例如,在这项研究中,我们想看看我们是否可以在仔猪的粪便中发现可能预测血液和大脑中化合物浓度的细菌,这两种细菌在婴儿中都难以表征。”

研究人员采用逐步方法,首先确定粪便细菌和大脑代谢物之间的预测关系。他们发现细菌属Bacteroides和Clostridium预测肌醇含量较高,Butyricimonas积极预测n-乙酰天冬氨酸(NAA),Bacteroides也预测大脑中总肌酸水平较高。然而,当仔猪粪便中的细菌在仔猪的粪便中更丰富时,脑中的NAA浓度较低。

“这些脑代谢物在被诊断患有自闭症谱系障碍(ASD)的个体中被发现处于改变状态,但之前没有研究确定细菌属与这些特定代谢物之间的特定联系,”Mudd指出。

下一步是确定这四种细菌属是否可以预测血液中的化合物。“血液生物标志物是我们实际上可以从婴儿身上收集的东西,因此它是临床相关的样本。直接研究婴儿的大脑会很好,但成像婴儿在后勤和道德上都很困难。然而,我们可以从婴儿身上获取粪便和血液,“我的动物科学部营养科学和神经科学项目副教授Ryan Dilger说。

研究人员发现了粪便微生物群与血清素和皮质醇之间的预测关系,这两种化合物在血液中已知受到肠道微生物群的影响。具体而言,拟杆菌与较高的血清素水平相关,而Ruminococcus预测血清素和皮质醇的浓度较低。Clostridium和Butyricimonas与这两种化合物没有强烈关联。

Mudd再次表示,结果支持了先前与ASD相关的研究结果。“在ASD患者中已经描述了血清5-羟色胺和皮质醇以及粪便拟杆菌和Ruminococcus水平的改变。”

根据他们的初步分析,研究人员想知道Ruminococcus,cortisol和NAA之间是否存在三向关系。为了进一步研究这一点,他们使用了一种称为“调解分析”的统计方法,发现血清皮质醇介导粪便Ruminococcus丰度和脑NAA浓度之间的关系。换句话说,似乎Ruminococcus通过皮质醇间接地与大脑通信并对其进行改变。“这个调解发现很有意思,因为它让我们深入了解肠道微生物群可能与大脑沟通的一种方式。它可以作为开发未来干预研究的框架,进一步支持这一提议的机制,“Dilger补充说。

“最初,我们着手描述肠道微生物群,血液生物标志物和大脑代谢物之间的关系。但是,一旦我们查看了我们研究中发现的关系,他们就会引导我们独立报告自闭症文献中的发现。我们保持谨慎,不想在没有临床干预试验支持的情况下夸大我们的研究结果,但我们假设这可能是自闭症异质症状的一个因素,“Mudd说。有趣的是,自研究人员撰写论文以来,其他出版物也报道了Ruminococcus与大脑发育测量之间的关系,支持这可能是未来研究的一个有希望的领域。

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