一种肠道细菌可以逆转小鼠与自闭症相关的社会行为
美国贝勒医学院的研究人员6月16日报道称，一种特定肠道细菌的缺失会导致小鼠的社交缺陷细胞．通过将这种细菌物种添加到受感染小鼠的肠道中，研究人员能够逆转小鼠的一些行为缺陷，这让人联想到人类自闭症谱系障碍(ASDs)的症状。研究人员现在希望在未来的工作中探索益生菌对神经发育障碍的影响。
贝勒大学神经科学副教授、资深作者Mauro Costa-Mattioli博士说:“其他研究小组正在尝试使用药物或脑电刺激来逆转与神经发育障碍相关的一些行为症状，但我们可能有一种新的方法。”“它是否对人类有效，我们还不知道，但这是一种从肠道影响大脑的极其令人兴奋的方式。”
这篇论文的灵感来自于人类流行病学研究，这些研究发现，怀孕期间母亲肥胖可能会增加孩子患神经发育障碍的风险，包括自闭症谱系障碍。此外，一些ASD患者还会反复出现胃肠道问题。随着新出现的研究表明饮食如何改变肠道微生物群，以及肠道微生物如何影响大脑，Costa-Mattioli和他的合著者怀疑两者之间可能存在联系。
一开始，研究人员喂了大约60只雌性老鼠这是一种高脂肪饮食，大致相当于每天多次吃快餐。他们培育老鼠，等待它们生育后代。幼崽和它们的母亲待了三周，然后断奶后开始正常饮食。一个月后，这些后代表现出行为缺陷，比如与同伴接触的时间减少，不主动互动。
“首先，我们想看看喂食正常饮食的小鼠母亲的后代与喂食高脂肪饮食的小鼠母亲的后代之间是否存在微生物组的差异。因此，我们使用16S核糖体RNA基因测序来确定他们肠道的细菌组成。我们发现两个母亲饮食组的微生物群存在明显差异，”科斯塔-马提奥利实验室的博士后、第一作者Shelly Buffington说。“测序数据非常一致，通过观察单个小鼠的微生物群，我们可以预测它的行为是否会受损。”
Buffington接下来测试了微生物群的特定差异是否是高脂肪饮食母亲的后代社交障碍的潜在原因。因为老鼠会吃彼此的粪便，研究人员把这些动物关在一起，这样它们就能从笼子里获得微生物群。当高脂肪饮食的母亲所生的三周大的社交障碍小鼠与正常小鼠配对时，社交能力完全恢复肠道微生物组并且在四周内观察到行为的同步改善。研究人员得出结论，一种或多种有益细菌可能对正常的社会行为很重要。在没有微生物区系的小鼠(无菌小鼠)中进行的粪便移植实验提供了因果证据，证明高脂肪饮食的母亲所生的小鼠体内微生物生态不平衡是导致其肠道疾病的原因社会缺陷．
接下来，研究人员想知道可能影响小鼠社会行为的特定细菌种类。全基因组霰弹枪测序显示，高脂饮食母亲所生小鼠的微生物组中，有一种细菌——罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)减少了9倍以上。
“我们培养了一株最初从人类母乳中分离出来的罗伊氏乳杆菌，并将其引入高脂肪饮食后代的水中。我们发现，用这种单一的细菌菌株治疗能够挽救它们的社会行为，”Buffington说。其他与自闭症相关的行为，如焦虑，并没有通过细菌的重组而恢复。有趣的是，作者发现罗伊氏乳杆菌还促进了“结合激素”催产素的产生，这种激素在人体中起着至关重要的作用社会行为它与人类的自闭症有关。
作者想知道社交受损小鼠的奖励回路是否功能失调。Costa-Mattioli说:“我们发现，在对社会互动的反应中，大脑的关键奖励区域缺乏突触增强，这在正常对照组小鼠中可以看到。”“当我们把细菌放回母性-雌性后代，我们也可以恢复奖励回路中突触功能的变化。”
研究人员认为，他们的研究使用了人类细菌种类提高催产素水平，提高社交能力行为缺陷在缺乏老鼠可以作为一种益生菌干预措施，用于治疗人类神经发育障碍。“这是科学出乎意料地引导我们的方向。我们可能会看到这种方法发展很快不仅用于ASD的治疗也用于其他神经发育障碍；不管怎样，这是我的直觉，”Costa-Mattioli说。
