Cell：移植了自閉症兒童的糞便後，小鼠也「自閉」了
一項新研究發現，將自閉症兒童的糞便移植到無菌小鼠體內之後，小鼠會表現出自閉症樣行為，移植無自閉症人群的糞便的小鼠則沒有這樣的表象。儘管人類的自閉症比小鼠複雜許多，但這項研究為治療自閉症等典型神經疾病指明了一個可能的新方向。
腸道細菌的藝術概念圖。最新研究表明，腸道細菌影響和促進了小鼠的自閉症樣行為，改變了它們大腦中的代謝譜和基因表達。這個發現表明，自閉症譜系障礙癥狀或許有朝一日能夠通過細菌代謝物或益生菌藥物來治療。圖片來源：Caltech
來源 California Institute of Technology
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審校 劉悅晨
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在美國，大約每 59 個人當中就有一人患有自閉症譜系障礙（autism spectrum disorder，ASD），導致各種社交障礙和重複行為。包括遺傳和環境在內的許多因素都會影響自閉症的癥狀，因此目前為止尚未能找到合適的治癒自閉症的方法。近日，加州理工學院（California Institute of Technology）的研究者在小鼠模型身上發現，腸道細菌與小鼠的自閉症樣行為直接相關。
這項研究主要在薩爾基斯?馬茲曼尼亞（Sarkis Mazmanian）、路易斯·B（Luis B.）和奈利?索克斯（Nelly Soux）的實驗室里完成的，他們是加州理工學院的微生物學教授，傳統醫學研究所（Heritage Medical Research Institute，HMRI）的研究員。介紹該研究的論文於 5 月30 日在線發表在《細胞》（Cell）雜誌上。
馬茲曼尼亞說：「近年來，許多研究揭示了 ASD 患者和非 ASD 患者腸道微生物的組分的差異。然而，儘管已經發現了一些潛在的重要聯繫，但我們仍然無法確定觀察到的微生物菌群變化是患有 ASD 的後果，還是導致 ASD 癥狀的因素。」
「我們的研究表明，腸道微生物群足以引發小鼠的自閉症樣行為。然而，這些發現並不表明腸道微生物會導致自閉症，我們需要更多的研究來解答腸道細菌對人類的影響，」吉爾?沙倫（Gil Sharon）強調，他是馬茲曼尼亞實驗室的資深博士後研究者，也是該研究的第一作者。
居住在人類腸道中的微生物群落被稱為微生物群，它們的集體基因組被稱為微生物組。這些生物與人類生活在一種共生的狀態。這些細菌為了換取一個溫暖且營養豐富的環境，幫助我們消化食物，影響新陳代謝，並訓練我們的免疫系統。
為了研究腸道微生物群在小鼠自閉症樣行為中的作用，研究小組使用了「無菌」小鼠，即在沒有微生物的環境中生長的實驗動物。自閉症兒童的腸道微生物通過糞便移植到這些小鼠體內，而沒有自閉症的人的糞便樣本被移植到另一組小鼠中。
攜帶來自 ASD 個體菌群的小鼠表現出自閉症樣行為，而攜帶來自正常發育個體菌群的小鼠沒有表現出這些癥狀。具體來說，攜帶來自 ASD 個體菌群的小鼠與其他小鼠的社交互動時間更少，發聲更少，且表現出重複性行為，這些癥狀類似於ASD患者的行為特徵。
除了行為上的差異外，攜帶人類 ASD 個體菌群的小鼠大腦中的基因表達也發生了變化，代謝產物的種類也有所不同（代謝產物是消化和微生物代謝的副產品）。在這些小鼠中，兩種代謝產物的含量尤其低：5-氨基戊酸（5-aminovaleric acid，5AV）和牛磺酸。ASD 有時表現為大腦興奮和抑制比例失衡，因此研究者對 5AV 和牛磺酸含量較低很感興趣，因為這兩種物質都影響一種叫做GABA 受體的抑制性神經受體。
沙倫說：「我們驚訝地發現，這種影響竟如此深遠。」
接下來，研究小組將研究對象轉向了不同自閉症模型的小鼠。這種小鼠被稱為 BTBR 小鼠，自然表現出自閉症樣行為。研究者想看看用 5AV 或牛磺酸治療這些小鼠是否能減輕這些行為癥狀。值得注意的是，接受治療的小鼠確實表現出自閉症樣行為的減少。此外，大腦檢查表明，5AV 尤其能降低神經興奮性。
馬茲曼尼亞說：「有很多因素導致人類的自閉症比小鼠更複雜。在小鼠身上，我們可以模擬這種疾病的癥狀，但不能複製它，然而，這項研究為腸道微生物群在與 ASD 相關的神經變化中所起的作用提供了線索。這表明，未來 ASD 的癥狀可能可以用細菌代謝物或益生菌藥物來治療。更進一步說，本研究提供了一種可能，即 ASD 以及其它典型神經疾病或許可以通過靶向腸道菌群而非大腦來進行治療，這似乎是種更容易掌控的方法。」
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