肠道微生物最近已经成为新闻。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，例如自闭症。但是，它们如何与大脑进行交流呢?伊利诺伊大学的一项新研究结果表明，某些肠道细菌与脑代谢产物之间的交流途径是通过血液中一种称为皮质醇的化合物。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。
博士生奥斯汀·穆德(Austin Mudd)说：“婴儿期神经代谢物的变化可能对大脑发育产生深远影响，微生物群或居住在我们肠道中的细菌，真菌和病毒的集合可能起着作用。”
研究人员在1个月的研究中指出：“但是，尚不清楚哪种特定的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)可能会影响肠道与大脑之间的关系。”大的仔猪，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结肠含量的上升，然后量化了血液和大脑中某些化合物的浓度。
穆德说：“将小猪用作人类婴儿的可翻译动物模型，为研究发育方面提供了难得的机会，有时候收集人类婴儿的数据有时更加困难或在伦理上具有挑战性。”“例如，在这项研究中，我们想看看我们是否能够在仔猪的粪便中发现细菌，这些细菌可以预测血液和大脑中化合物的浓度，而这两种化合物在婴儿中更难以表征。”
研究人员采取了逐步的方法，首先确定了粪便细菌与脑代谢产物之间的预测关系。他们发现细菌属拟杆菌属和梭状芽孢杆菌可预测较高的肌醇浓度，Butyricimonas阳性可预测正乙酰基天冬氨酸(NAA)，而拟杆菌属也可预测大脑中的总肌酸水平较高。但是，当仔猪的粪便中Ruminococcus属细菌较多时，脑中NAA浓度较低。
Mudd指出：“在诊断为自闭症谱系障碍(ASD)的个体中，这些脑代谢物处于改变状态，但以前的研究尚未发现细菌属与这些特定代谢物之间的特定联系。”
下一步是确定这四个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到的东西，因此它是临床相关的样本。直接研究婴儿的大脑会很不错，但是对婴儿进行成像在逻辑上和伦理上都是困难的。但是，我们可以从婴儿那里获取粪便和血液。” I.I。大学动物科学系营养科学与神经科学计划副教授Ryan Dilger说。
研究人员发现粪便微生物群与血清素和皮质醇之间的预测关系，血清素和皮质醇是血液中两种已知会受到肠道微生物群影响的化合物。具体而言，拟杆菌属与较高的5-羟色胺水平相关，而Ruminococcus预测血清素和皮质醇的浓度较低。梭菌和Butyricimonas与这两种化合物均无强烈关联。
再次，穆德说，这些结果支持了先前与自闭症相关的发现。“在ASD患者中，血清5-羟色胺和皮质醇以及粪便中的拟杆菌类和瘤胃球菌水平有所改变。”
根据他们的初步分析，研究人员想知道鲁米诺球菌，皮质醇和NAA之间是否存在三元关系。为了进一步研究，他们使用了一种称为“中介分析”的统计方法，并发现血清皮质醇介导了大肠球菌的丰富度与大脑NAA浓度之间的关系。换句话说，Ruminococcus似乎通过皮质醇间接与大脑沟通并对其进行改变。“这种调解发现很有趣，因为它使我们了解了肠道菌群可能与大脑进行交流的一种方式。它可以用作开发未来干预研究的框架，以进一步支持该提议的机制。” Dilger补充说。
“最初，我们着手表征肠道菌群，血液生物标志物和脑代谢物之间的关系。但是，一旦我们查看了研究中确定的关系，它们就不断引导我们获得自闭症文献中独立报告的发现。我们仍然保持谨慎，不想在没有临床干预试验支持的情况下夸大我们的发现，但我们假设这可能是自闭症异质症状的一个致因，” 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鲁米诺球菌与大脑发育指标之间的关系，支持这可能是未来研究的一个有希望的领域。
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