自闭症患者缺失的微生物可能通过保护肠道来影响社交行为
对于自闭症患者来说,便秘、腹泻和腹痛通常伴随着社交困难和重复性行为,而这些正是自闭症的特征。这促使许多人怀疑胃肠道 (GI) 问题是否由自闭症的行为或感觉特征引起,或者是否是这些症状的诱因。
现在,犹他大学健康学院的科学家们进一步证明了肠道中的微生物会影响行为。具体来说,他们发现,在小鼠中,频繁的胃肠道不适会减少社交行为——这种影响即使在胃肠道症状消退后仍会持续存在。他们还表明,通过将特定种类的细菌引入动物的肠道,他们可以缓解胃肠道症状及其引起的行为变化。
这项新研究表明,通过以可控的方式操纵肠道微生物群可以影响健康和行为。
“我认为这从治疗角度来看是非常重要的一步,因为现在我们可以开始利用我们知道是安全的生物体来组合治疗方法,”领导这项研究的犹他大学健康学院微生物学家June Round 博士说。
肠道与行为的关系
由于科学家仍在努力理清胃肠道问题和自闭症相关行为之间的关系,Round 和她的团队从调查小鼠胃肠道不适对行为的影响开始他们的研究。研究生 Garrett Brown 博士研究了患有一种名为结肠炎的炎症性疾病的小鼠,这种疾病会导致疼痛、腹泻和肠道损伤。
经过几轮结肠炎治疗后,动物的症状被允许消退,然后进行行为测试。患过结肠炎的小鼠活动正常,没有表现出焦虑或抑郁的迹象。然而,它们与不熟悉的小鼠互动的时间比未患过结肠炎的小鼠要少。“这并不是说小鼠承受了太多痛苦以至于什么也不做,”布朗说。“所以这可能是社交能力的一种特殊表现,而不仅仅是小鼠感觉不舒服。”
研究人员在小鼠身上观察到的不愿社交的现象让人联想到自闭症相关的社交障碍。由于他们的实验表明肠道问题可能会导致社交行为的改变,他们想知道肠道微生物(自闭症患者和神经正常人群的肠道微生物往往有所不同)是否与两者有关。
为了进行研究,布朗收集了自闭症患者以及他们神经正常的父母或兄弟姐妹的粪便样本。然后,他将充满微生物的样本送入小鼠的胃肠道。
当他在这些动物身上诱发结肠炎时,携带自闭症患者微生物的小鼠比携带正常人微生物的小鼠肠道损伤更严重,体重下降也更严重。看来,从正常人身上采集的微生物混合物具有保护作用。
寻找微生物保护者
人类肠道内的微生物群落非常复杂,以至于研究小组在实验中使用的样本很可能包含数百种细菌、病毒和真菌。Round 和 Brown 想知道这些群落中的哪些成员可以预防肠道疾病。
为了做到这一点,布朗将自闭症患者的肠道微生物与其神经正常家庭成员的肠道微生物进行了比较,并将这些微生物群落移植到小鼠的肠道中。他正在寻找与神经正常人相比,自闭症患者体内可能缺乏的潜在保护性微生物——他找到了一些。
“我们能够挑选出我们认为可能在抵抗严重结肠炎方面发挥重要作用的单个微生物,”现任美国国立卫生研究院临床中心研究员的布朗解释道。
其中两种尤为突出。某些Blautia细菌在神经正常个体中的表现比在自闭症家庭成员中的表现更好。在被自闭症患者微生物定殖的小鼠中,一种名为Bacteroides uniformis 的细菌在结肠炎较轻的小鼠中更为丰富。已知B. uniformis在患有肠易激综合征和克罗恩病的人群中表现不佳,这表明它在肠道健康中发挥着作用。
研究人员将注意力集中到这些细菌上后,布朗在诱发结肠炎之前将它们注入小鼠体内。布劳特氏菌和拟杆菌均能减少肠道问题,而布劳特氏菌对社交行为也有相应的影响。与其他小鼠相比,接受布劳特氏菌的动物在结肠炎后更有可能与陌生小鼠互动。