在科学家们将肠道状况与大脑疾病联系起来,将大脑中常见血管异常的原因与胃中的细菌菌落联系起来。
这些畸形可能导致中风脑海绵状血管瘤(CCM),这并没有给患者留下很多选择——如果无法进行手术,除了姑息治疗之外,别无选择。但弄清楚这些异常的原因可能会导致在它们发生之前就阻止它们的治疗。
由宾夕法尼亚大学研究人员领导的一个国际团队研究了易于在大脑中出现血管病变的基因工程小鼠。
先前的研究研究表明,这种疾病的遗传形式可能是由敲除某些基因的突变引起的。这些基因通常会抑制影响构成血管壁的脑细胞生长的关键信号。
虽然这一发现提供了一种识别那些有罹患 CCM 风险的人的方法,但目前还没有药物可以替代缺失基因的作用,因此我们无能为力。
但由于 CCM 在携带这些突变的个体中存在显着差异,因此这个故事可能不仅仅是一些基因损坏的问题。
进入小鼠研究
通过对这两个基因工程小鼠群体进行多代研究,研究人员发现,尽管它们仍然携带其中一种 CCM 突变,但它们似乎能够抵抗病变的发生。
在这群大多具有抵抗力的小鼠中,有一些幼崽继续出现畸形。但是,有点能说明问题的是,这些年轻小鼠的腹部也出现了脓肿,这些脓肿是由研究期间接受的注射引起的,这暗示了潜在的原因。
为了测试这些感染是否在 CCM 的发展中发挥作用,16 只“耐药”小鼠被接种了活的 CCM 物种革兰氏阴性菌被称为脆弱拟杆菌,通常存在于肠道中。
其中,九个继续出现血管病变以及脾脏发炎和脓肿,这表明细菌已经从感染部位扩散到影响大脑血管内壁细胞的生长。
通常,革兰氏阴性细菌,例如脆弱拟杆菌通过外膜上的一种分子影响人类和小鼠等哺乳动物细胞的反应,这种分子称为脂多糖(LPS),或内毒素。
为了确定是否是这种分子专门导致了畸形,研究小组将细菌中的内毒素注射到经过突变基因改造的小鼠以及正常的非改造小鼠体内。
正如所怀疑的那样,那些基因断裂的小鼠容易受到 CCM 的影响,其大脑中出现了血管病变,而具有该基因功能版本的小鼠却没有。
血管内壁的细胞形成所谓的血脑屏障,通常可以防止内毒素和细菌细胞等有毒物质进入我们的中枢神经系统。
内毒素如何影响这些细胞仍然是一个谜。
“这仍然需要调查,”来自澳大利亚悉尼大学的团队成员 Jaesung Peter Choi 告诉 ScienceAlert。
“然而,我们认为 CCM 的形成是由血脑屏障管腔血液侧免疫受体的激活驱动的。”
当这些称为 TLR4 的免疫受体被内毒素激活时,血脑屏障的细胞就会异常生长。相关基因通常可以防止这种畸形,但在携带突变版本的小鼠中,没有任何东西可以阻止这一过程。
重要的是,人体内 TLR4 免疫受体的差异也可以解释 CCM 突变人群的病情差异。
换个家,换个胃
将在无菌条件下饲养的 CCM 易感小鼠与在无菌条件较差的条件下饲养的小鼠进行比较,证明我们环境中的细菌在将单纯的突变转变为致命疾病方面发挥着关键作用。
虽然有可能开发出针对 TLR4 的疗法免疫受体,研究人员建议重点关注肠道微生物组。
研究小组表示:“操纵肠道微生物组与宿主的相互作用是治疗 CCM 等终生疾病的一种更令人兴奋的潜在策略。”在他们的报告中写下。
为了测试是否可以使用抗生素来影响突变小鼠病变的发展,研究人员饲养了几代小鼠,同时给它们的母亲服用抗生素,测试每一代小鼠的病变情况和肠道细菌数量。
正如他们在无菌小鼠身上发现的那样,细菌数量下降了 96%,同时病变也出现了类似的下降。
当然,用抗生素破坏我们的免疫系统可能不是一个直接的解决方案,我们还必须记住小鼠和人类之间的潜在差异。
我们还在了解我们的微生物群有多么复杂,以及多种健康状况这与我们消化系统中微生物的多样性有关。
然而,对于目前几乎没有治疗方法的疾病来说,寻找新方法来预防已经易感的人的病变无疑是向前迈出的一大步。
这项研究发表于自然。