《Nature》间歇性禁食是如何治愈神经损伤的？

间歇性禁食可以通过改变肠道微生物群来帮助修复神经损伤。

　　

间歇性禁食会改变小鼠的肠道细菌活动，增加它们从神经损伤中恢复的能力。

科学家观察到禁食是如何导致肠道细菌增加代谢产物3-吲哚丙酸(IPA)的产生。这种有效的神经保护抗氧化剂是神经纤维轴突再生所必需的。轴突是位于神经细胞末端的线状结构，向体内其他细胞发出电化学信号。这项新研究由伦敦帝国理工学院的研究人员进行，发表在《Nature》杂志上。

                

“当这些细菌不能产生IPA，血清中几乎不存在IPA时，再生受损。——恢复神经科学主席Simone Di Giovanni教授说。

虽然这种新机制是在小鼠身上发现的，但人们希望它也适用于未来的任何人体试验。研究小组表示，产生IPA的细菌梭状芽孢杆菌(Clostridium sporogenesis)不仅存在于小鼠的肠道中，也存在于人类的血液中。

该研究的作者、帝国理工大学脑科学系的Di Giovanni教授说:“目前，除了手术重建外，没有任何治疗神经损伤的方法，而手术重建只在一小部分病例中有效，这促使我们调查改变生活方式是否有助于恢复。”

“此前，其他研究曾将间歇性禁食与伤口修复和新神经元的生长联系起来，但我们的研究首次准确解释了禁食如何有助于神经愈合。”

禁食是一种潜在的治疗方法

该实验评估了从脊椎到腿部最长的神经坐骨神经被压碎的小鼠的神经再生情况。一半的小鼠进行了间歇性禁食(吃多少就吃多少，然后隔天不吃任何东西)，而另一半则完全自由进食，没有任何限制。这些饮食在手术前持续了10天或30天，在神经切断后24至72小时监测小鼠的恢复情况。

测量了重新生长的轴突的长度，禁食小鼠的轴突长度增加了约50%。

Di Giovanni教授说:“我认为这项研究的力量在于，它打开了一个全新的领域，我们不得不思考:这是冰山一角吗?是否会有其他细菌或细菌代谢物可以促进修复?”

调查揭示新陈代谢的联系

科学家还研究了禁食是如何导致神经再生的。他们发现，在饮食受限的小鼠血液中，特定代谢物的水平明显更高，包括IPA。

为了确认IPA是否能导致神经修复，研究人员对小鼠进行了抗生素治疗，以清除它们肠道中的任何细菌。然后，他们被喂食能或不能产生IPA的改良梭状芽孢杆菌菌株。

“当这些细菌不能产生IPA，血清中几乎不存在IPA时，再生受损。这表明，这些细菌产生的IPA具有修复和再生受损神经的能力，”Di Giovanni教授说。

重要的是，当小鼠坐骨神经损伤后口服IPA，在损伤后2 - 3周内观察到再生和恢复的增加。

这项研究的下一阶段将在小鼠脊髓损伤中测试这一机制，以及测试是否更频繁地给药IPA能最大化其疗效。

“我们现在的目标之一是系统地研究细菌代谢物治疗的作用。”Di Giovanni教授说。

人类禁食后IPA是否会增加，以及IPA和间歇性禁食作为一种潜在治疗人类的疗效，还需要更多的研究来调查。

他说:“我们还没有充分探索的一个问题是，由于IPA在血液中高浓度存在4到6个小时，那么在一天中反复使用它还是将其添加到正常饮食中，有助于最大限度地发挥其治疗效果?”

参考文献:“The gut metabolite indole-3 propionate promotes nerve regeneration and repair” by Elisabeth Serger, Lucia Luengo-Gutierrez, Jessica S. Chadwick, Guiping Kong, Luming Zhou, Greg Crawford, Matt C. Danzi, Antonis Myridakis, Alexander Brandis, Adesola Temitope Bello, Franziska Müller, Alexandros Sanchez-Vassopoulos, Francesco De Virgiliis, Phoebe Liddell, Marc Emmanuel Dumas, Jessica Strid, Sridhar Mani, Dylan Dodd and Simone Di Giovanni, 22 June 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04884-x