新的证据表明肠道细菌和神经退行性疾病有关

一项新的研究在特定的细菌种类和神经退行性疾病的物理表现之间建立了联系。

　　

阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和肌萎缩侧索硬化症等神经退行性疾病影响数百万成年人，但科学家仍不知道这些疾病的病因，这对制定治疗或预防措施构成了重大障碍。

最近的研究表明，患有这些疾病的人的消化道细菌组成会发生变化。然而，鉴于人体内发现的微生物种类繁多，识别哪些细菌可能与神经退行性变有关就像大海捞针一样。

佛罗里达大学的科学家正在寻找一个意想不到的地方：一个很小的动物的消化道，一种名为秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的半透明蠕虫。

发表在《公共科学图书馆病原体》（PLOS tobagens）上的新研究首次建立了特定细菌种类与神经退行性疾病物理表现之间的联系。这项研究的主要作者是Alyssa Walker，她是UF/IFAS农业和生命科学学院的微生物学和细胞科学博士研究生。

“研究微生物组是一种相对较新的方法来研究导致神经退行性疾病的原因。在这项研究中，我们能够证明特定种类的细菌在这些疾病的发展中起到了作用，沃克的论文顾问。

Czyz是这项研究的资深作者，也是UF/IFAS微生物学和细胞科学系的助理教授。

“我们还发现，一些其他细菌产生的化合物可以对抗这些‘坏’细菌。最近的研究表明，帕金森氏症和阿尔茨海默氏症患者缺乏这些“好”细菌，因此我们的发现可能有助于解释这种联系，并为今后的研究开辟了一个领域，”他补充说。

所有神经退行性疾病都可以追溯到体内蛋白质处理方式的问题。如果蛋白质被错误折叠，它们就会在组织中积聚。科学家称这些蛋白质聚集体干扰细胞功能，导致神经退行性疾病。线虫之后，蠕虫组织中的蛋白质会聚集在一起。

“事实上，这就是我们观察到的。我们有一种方法来标记聚集体，使它们在显微镜下发出绿色的光。“我们发现，某些细菌所寄生的蠕虫被对组织有毒的聚集体点燃，而对照细菌所寄生的蠕虫则没有，”Czyz说这不仅发生在细菌所在的肠道组织中，而且发生在蠕虫全身的肌肉、神经甚至生殖器官中，受感染蠕虫的后代也表现出了蛋白质聚集的增加——尽管这些后代从未遇到过最初与这种疾病有关的细菌。

“这是非常有趣的，因为它表明这些细菌产生了某种可以传递给下一代的信号，“Czyz说，

被“坏”细菌定植的蠕虫也失去了活动能力，这是神经退行性疾病的常见症状。

“健康的蠕虫通过滚动和鞭打来移动。当你捡起一条健康的蠕虫时，它会从镐上滚下来，这是一种我们用来对付这些小动物的简单装置。沃克解释说：“但是有坏细菌的蠕虫不能做到这一点，因为出现了有毒的蛋白质聚集体。你可以把这种选择比作一个障碍：就像一个患有神经退行性疾病的人在穿越时会遇到困难一样，这些蠕虫也是如此，“只是规模小得多，”Czyz补充道。

有趣的事实：人类的眉毛或睫毛非常适合挑选。

“蠕虫非常脆弱，所以你需要一个不会伤害它们的工具。他们也是透明的，有一个简单的身体计划。“像我们这样的研究是可能的，因为这些蠕虫通常以细菌为食，”Czyz说。“这些蠕虫只有一毫米长，而且它们每个都有959个细胞，”Czyz说但在许多方面，它们与我们人类非常相似——它们有肠、肌肉和神经，但不是由数十亿个细胞组成，每个器官只是少数几个细胞。它们就像活的试管。它们的小体积使我们能够以一种更可控的方式进行实验，并回答一些重要的问题，我们可以应用于未来的高等生物实验，最终应用于人类的实验中。”

目前，Czyz实验室正在测试人类肠道中发现的数百种细菌菌株，以了解它们如何影响C。象棋。该小组还研究了与神经退行性变相关的细菌如何在分子水平上导致蛋白质错误折叠。

Czyz还对抗生素耐药细菌与蛋白质错误折叠之间的可能联系感兴趣。

“我们发现的几乎所有与蛋白质错误折叠相关的细菌也与蛋白质错误折叠有关人的抗生素耐药性感染。然而，我们还需要多年的研究才能理解抗生素耐药性和神经退行性疾病之间的联系

Journal Reference:

1. Alyssa C. Walker, Rohan Bhargava, Alfonso S. Vaziriyan-Sani, Christine Pourciau, Emily T. Donahue, Autumn S. Dove, Michael J. Gebhardt, Garrett L. Ellward, Tony Romeo, Daniel M. Czyż. Colonization of the Caenorhabditis elegans gut with human enteric bacterial pathogens leads to proteostasis disruption that is rescued by butyrate. PLOS Pathogens, 2021; 17 (5): e1009510 DOI: 10.1371/journal.ppat.1009510