肠道微生物在自闭症中作用的研究进展 {自闭症训练}

时间:2022-08-26 23:14来源: 作者: 点击:
  

肠道是人体最大、最复杂的微生态系统。肠道微生物分泌各种酶,合成某些维生素和生物活性物质,帮助人体消化,吸收营养,影响人体代谢,控制体重,塑造人体免疫系统,帮助抵抗病原微生物的入侵肠道微生物群可产生多种神经活性化合物,如多巴胺(DA)、5-HT、υ-氨基丁酸(υ-GABA)和组胺,激活后可通过迷走神经抑制中枢神经元。5-HT在肠道和大脑中合成,在调节情绪和认知方面起着重要作用。它是ASD的第一个生物标志物,在ASD患者中的含量约为30% [28]。在实验中,将5-HT转运蛋白(SERT)Ala56注射到小鼠体内,小鼠表现出高激素,如不规则的交流和重复行为[29]。。据估计,一个成年人肠道内定植的菌群超过10000种目前,针对AD的不同影响因素有多种干预方法,主要包括生物和非生物疗法。具体来说,生物治疗包括抗生素、药物和饮食等。虽然这些疗法被患者使用,但大多数都不能有效改善自闭症的核心症状,缺乏有效性和安全性,因此仍需要更系统的研究和评估[30]。由于肠道微生物和AD患者胃肠道症状之间的确切联系和报道,调节肠道微生物也是一种潜在的治疗方法。目前,益生菌、益生元、粪便微生物群移植(FMT)等方法正逐渐引起人们的关注。,其中厚壁菌门和拟杆菌门是人体肠道菌群中具有数量优势的两个主要门,其次是变形菌门、放线菌门、梭杆菌门和微弧菌门粪便微生物移植站(FMT):它是指将粪便微生物群从健康个体输送到肠道微生物群异常患者的治疗手段[35]。研究表明,FMT可以使ASD患者的肠道微生物群正常化,并改善他们的便秘症状(100%) [36]。此外,据报道,FMT改善克罗恩病患者的性功能:这一发现可能会加强肠道微生物群和抑郁/情绪之间的联系[37]。然而,仍有大量因FMT引起的不良反应,如腹泻、腹部绞痛和一过性低烧。因此,其临床治疗的安全性仍需慎重考虑。。肠道中的生孢梭菌可以调节胃肠道中5-羟色胺(5-HT)的代谢自闭症或孤独症障碍(AD)是一种有一定生物学基础的发育障碍。患有阿斯伯格综合征、儿童期分裂样障碍和非特异性广泛性发育障碍(overdrive development disorder not other speci-defined,PDD -NOS)等病例统称为自闭症谱系障碍(ASD) [1]。其核心症状是社交和沟通障碍、兴趣范围狭窄、坚持常规、抗拒改变等ASD样行为[2]。AD通常在婴儿期早期出现,但至少有三分之一的患者AD的发病延迟至18-24个月[3]。不同国家的统计数据显示,AD在总人口中的患病率可达2%甚至更高[1]。目前我国AD患病率约为1%,其中0-14岁儿童超过200万[4]。该疾病给患者和家庭带来了毁灭性的灾难,也给社会造成了巨大的经济负担。自闭症是由环境、生物和遗传因素造成的。目前治疗措施主要集中在行为干预和药物干预[5],但治疗效果并不理想。据统计,约50% ~ 70%的自闭症患者采用生物相关疗法,如抗生素、抗真菌药物、抗病毒药物等,但大多缺乏安全性和有效性的评价[6]。另外,目前还没有针对自闭症的特效药,目前使用的药物也不是针对自闭症的核心症状,有效性低,且有一定的副作用[7]。随着人类微生物与自闭症关系研究的深入,相应的干预或治疗方法,如益生菌、益生元、粪菌移植和食物干预等,逐渐显示出其独特的安全性、有效性和广泛的应用前景[8]。本文阐述了肠道微生物与自闭症的关系、肠道微生物对自闭症的作用方式以及肠道微生物治疗自闭症的效果。期望能为研究者、医务工作者及相关人员提供参考。。结果显示,与对照组儿童相比,自闭症儿童的粪便菌群中发现了25种不同的梭状芽孢杆菌。自闭症儿童粪便中发现的梭状芽孢杆菌数量多于对照组儿童,在自闭症儿童中发现9个独特的梭状芽孢杆菌种,而对照组中只有3个梭状芽孢杆菌种在自闭症儿童中未发现许多研究表明,益生菌,如乳酸乳球菌、乳酸杆菌、双歧杆菌和酵母,可以预防和治疗一些动物模型和人类疾病,如肥胖、抑郁症、结直肠癌和克罗恩病[31]。近年来,利用益生菌治疗自闭症儿童的胃肠道症状也备受关注。例如,来自斯洛伐克的一项研究表明,将含有3种乳酸杆菌、2种双歧杆菌和1种链球菌的益生菌产品给予自闭症儿童,每天三次,持续4个月。4个月后,自闭症儿童肠道中厚壁组织门明显减少,类杆菌/厚壁组织比例恢复,双歧杆菌和脱硫杆菌明显减少,而乳杆菌属细菌相对数量明显增加[32],胃肠道症状明显缓解。慢性疲劳综合征是以“焦虑、抑郁、疲劳、全身无力”为核心症状的全身综合征。一项临床研究表明,慢性疲劳综合征患者在2个月内每天接受干酪乳杆菌Shirota菌落,乳酸杆菌和双歧杆菌的数量明显增加,焦虑症状明显减轻[33]。另一项研究表明,在ASD的啮齿类动物模型中,Hsiao等人通过使用脆弱类杆菌降低肠道通透性,改变肠道微生物区系的组成,最终减少小鼠的ASD样行为[34]。益生菌/益生元可以规范肠道微生物群,增强动物模型或ASD患者的肠道屏障,缓解ASD样行为。然而,益生菌或益生元在人体内是否有积极作用仍存在争议。对于这一点,未来仍需要大量的临床研究数据来提供确切的依据。。此外,研究还发现,在胃和十二指肠样本中,自闭症儿童体内含有大量独特的无芽孢厌氧菌和微需氧菌[13]。此外,自闭症儿童常伴有肠道异常症状,如腹泻、便秘、胀气、食管反流等。一些自闭症儿童服用广泛用于厌氧菌感染的两种抗生素万古霉素和甲硝唑,肠道症状得到一定程度的改善自闭症已经成为世界神经发育障碍的难题之一,自闭症患者的治疗和护理需要大量的资金,给家庭和社会造成了巨大的经济负担。目前其发病机制和确切病因尚不清楚,因此临床治疗效果仍不理想。肠道作为人体最复杂、最庞大的微生态系统,与ASD密切相关。通过益生菌、益生元、改善饮食,微生物群移植可以取代昂贵的手术或药物治疗来治疗自闭症。研究肠道微生物在自闭症中的作用是一个很有前途的课题。然而,肠道微生物的体外培养和体外观察附着在肠系膜上的肠道微生物比较困难,因此确定与自闭症相关的肠道微生物的成分更加困难,这也是今后需要进一步探索和克服的难题。。综上所述,肠道细菌可以协调一系列胃肠功能,因此可能通过细菌-肠道-脑轴信号的传递来影响AD的症状。

摘要:自闭症或孤独症障碍(AD),又称孤独症,是一种神经发育障碍。近年来,自闭症的发病率急剧上升,这主要与缺乏有效的治疗方法以及难以查明原因有关。大多数自闭症患者都伴有肠道异常的症状,如腹泻、便秘、胀气、食管反流等。肠道微生物可通过代谢产物、免疫、神经内分泌和迷走神经影响自闭症。利用益生菌、益生元、微生物移植等方法治疗自闭症,已被明是替代昂贵手术和药物的有效方法,将为自闭症的治疗打开新视野。

肠道也可以通过免疫途径作用于大脑和肠道。许多研究表明,致病微生物产生的毒素免疫反应和局部炎症反应会增加肠道通透性,增加AD个体血浆中的IL-1b、IL-6、IL-8和IL-12p40等促炎细胞因子[25],从而激活迷走神经系统调节大脑活动。此外,因怀孕导致免疫功能改变而引发自闭症的案例也不少。已发现孕妇体内的抗胎脑自身抗体(母亲产生针对胎脑蛋白的特异性自身抗体)在新生儿AD的形成中起着关键作用[26]。孕妇自身免疫性疾病,如子痫前期和糖尿病(PGDM和GDM)中抗β2GP1 Ig G抗体的抗磷脂综合征(APLS)和抗甲状腺过氧化物酶、免疫球蛋白抗体的甲状腺疾病(TPO),都是影响胎儿神经系统发育的因素[27]。

自闭症的胃肠道包含数百万个神经元,这些神经元构成了肠道神经系统,调节胃肠功能。因此,肠道被认为是人体的“第二大脑”[15]。肠道可以通过血液系统、内分泌系统和神经系统影响大脑和行为,它们之间的相互作用构成了微生物-肠道-大脑轴(也叫细菌-肠道-大脑轴)[16]。Rhee等人[17]研究认为,肠道与大脑之间的刺激在腔内产生肠道刺激,通过神经系统传递到大脑,强烈调节大脑活动,包括痛觉感知、免疫反应调节、情绪控制等多种稳态功能。相反,中枢神经系统还可以改变微生物群的组成和肠道通透性的平衡。通过调节下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的运动和分泌,通过自主神经系统和神经内分泌系统影响肠道微生物群[17]。

肠道菌群介导的代谢产物,如短链脂肪酸(SCFA)、酚类化合物和游离氨基酸(FAA),通过迷走神经途径影响ASD样行为[18]。例如,王等人的一项研究发现,自闭症儿童的粪便中含有比对照组更高浓度的scfa[19]。SCFA包括乙酸(AA)、丙酸(PPA)、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸,是肠道细菌发酵碳水化合物后残留的主要产物,难以消化[20],但能对宿主产生一系列有益作用,包括稳定血糖水平、减轻体重和降低结肠癌风险[21]。以丙酸(PPA)为例。PPA是一种由肠道微生物代谢产生的SCFA,主要由梭菌、拟杆菌和脱硫弧菌产生。PPA可以穿过血脑屏障,诱发ASD样行为[22]。Thomas等研究表明,将高剂量的PPA分别注入小鼠脑室和大鼠脑室,小鼠出现自闭症的症状,而大鼠出现多动、重复行为和异常运动,类似于ASD患者的行为[23]。其他研究表明,PPA可能通过改变一些神经递质,如多巴胺和血清素,导致大鼠的社交障碍[24]。

微生物群转移疗法(MTT)是一种改进的FMT。这种方法首先用抗生素治疗患者14天,然后清洁他们的肠道,并给他们7-8周的高初始剂量标准化人类肠道微生物组(SHGM)。一项临床试验表明,MTT不仅改善了胃肠道症状(如便秘、腹泻、消化不良和腹泻、腹痛)和ASD相关症状,还使ASD患者的微生物群正常化[38]。

微生物与大脑交流的方式也可能涉及神经递质。

食物的摄入(例如饮食)会影响肠道微生物群的组成[39],但AD儿童会因为食物颜色、餐具等各种原因拒绝一些食物。,而他们每天摄入的蛋白质、钾、铜、叶酸和钙也会明显减少[40]。生酮饮食是一种高脂肪低碳水化合物的饮食。研究发现,频繁食用生酮饮食可使肠道微生物减少,社会行为增加,重复性行为减少,并能有效改善ASD动物模型的社会交往障碍[41]。无麸质和/或无酪蛋白的GF/CF饮食也可以改善ASD样行为、生理症状和社会行为[42]。

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