枯草芽孢杆菌生物被膜：对抗帕金森病的新希望

《Scientific Reports》：Biofilm proficient Bacillus subtilis prevents neurodegeneration in Caenorhabditis elegans Parkinson’s disease models via PMK-1/p38 MAPK and SKN-1/Nrf2 signaling

为探究帕金森病（PD）治疗新策略，研究人员发现生物被膜形成型枯草芽孢杆菌可防线虫 PD 模型神经元损伤，意义重大。

　　帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种常见的神经退行性疾病，它就像大脑中的 “捣蛋鬼”，无情地破坏着我们的神经系统。患者不仅会出现手抖、行动迟缓等运动症状，随着病情发展，还可能陷入痴呆的困境，生活质量严重下降。目前，全球有超过五百万 PD 患者，而且预计未来十年这个数字将翻倍。然而，令人沮丧的是，PD 至今无法治愈，现有的治疗手段仅仅只能缓解症状。面对这一严峻的健康挑战，科学家们一直在努力寻找新的治疗方法。

在这样的背景下，来自阿根廷罗萨里奥国立大学（Universidad Nacional de Rosario）的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）上，试图探索其在对抗 PD 方面的潜力。最终，他们的研究成果发表在了《Scientific Reports》上，为 PD 的治疗带来了新的曙光。

研究人员在实验中运用了多种关键技术方法。他们选用了多种秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）品系作为研究模型，这些线虫的多巴胺能神经元被标记，方便观察其变化。通过寿命分析，记录线虫的存活情况；利用运动能力评估、基础减慢反应测试、乙醇回避反应测试等行为学实验，判断线虫的神经功能。同时，借助激光共聚焦扫描显微镜技术，直观观察多巴胺能神经元的形态变化，以此来综合评估枯草芽孢杆菌对 PD 相关神经元损伤的保护作用。

下面来看看具体的研究结果。

1. 生物被膜形成型枯草芽孢杆菌抑制人 α- 突触核蛋白聚集：研究人员发现，生物被膜形成型枯草芽孢杆菌 NCIB3610 能显著减少转基因秀丽隐杆线虫中 GFP 标记的人 α- 突触核蛋白（α-Synuclein，在 PD 中会错误折叠并聚集，引发疾病症状）的聚集，其聚集数量减少约 77%，大小缩小约 34%。而生物被膜缺陷型（ΔbslA）和群体感应缺陷型（Δcsf）的枯草芽孢杆菌突变株，抑制 α- 突触核蛋白聚集的能力明显减弱。这表明，枯草芽孢杆菌形成生物被膜和群体感应的能力，对于抑制 α- 突触核蛋白聚集至关重要。
2. 生物被膜形成型枯草芽孢杆菌保护线虫免受 6 - 羟基多巴胺诱导的神经元损伤：6 - 羟基多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA）是一种能导致多巴胺能神经元退化和死亡的神经毒素。实验中，用 6-OHDA 处理线虫后，喂食大肠杆菌 OP50 的线虫，其多巴胺依赖行为（如基础减慢反应和乙醇回避反应）显著下降，寿命也明显缩短。而喂食生物被膜形成型枯草芽孢杆菌的线虫，这些行为受影响较小，寿命显著延长。生物被膜缺陷型（ΔbslA）枯草芽孢杆菌则无法提供有效的保护，这再次证明了生物被膜在保护神经元中的关键作用。
3. 生物被膜形成型枯草芽孢杆菌延缓衰老相关的多巴胺能神经元退化：研究人员利用 BZ555 线虫，其多巴胺能神经元带有 GFP 标记，便于观察衰老过程中的神经元变化。结果发现，随着年龄增长，喂食大肠杆菌 OP50 的线虫多巴胺能神经元完整性逐渐丧失，而喂食生物被膜形成型枯草芽孢杆菌的线虫，神经元保持完整的时间更长，平均寿命也显著增加。生物被膜缺陷型（ΔbslA）和群体感应缺陷型（Δcsf）的枯草芽孢杆菌突变株，在保护神经元和延长寿命方面效果较差，说明生物被膜和群体感应对于保护多巴胺能神经元不可或缺。
4. 生物被膜形成型枯草芽孢杆菌延缓早期多巴胺能神经元退化：在 UA57 线虫中，由于酪氨酸羟化酶 CAT-2（dopamine biosynthesis 中，将 L - 酪氨酸转化为 L-DOPA 的限速酶）过表达，导致多巴胺合成过多，进而引起多巴胺能神经元退化。研究发现，生物被膜形成型枯草芽孢杆菌能显著延迟这种神经元损伤，延长线虫寿命，并恢复其多巴胺依赖行为。生物被膜缺陷型（ΔbslA）和群体感应缺陷型（Δcsf）的枯草芽孢杆菌突变株的保护作用较弱，再次证实了生物被膜和群体感应的协同保护作用。
5. 生物被膜形成型枯草芽孢杆菌通过 PMK-1 和 SKN-1 信号通路保护线虫多巴胺能神经元免受 6-OHDA 损伤：研究人员研究了不同信号通路相关基因突变的线虫，发现生物被膜形成型枯草芽孢杆菌对 6-OHDA 诱导的多巴胺能神经元损伤的保护作用，并不依赖于胰岛素样信号通路（ILS）。进一步研究表明，这种保护作用主要依赖于 PMK-1（p38 MAPK）/SKN-1（Nrf2）信号通路。在 skn-1 或 pmk-1 基因突变的线虫中，生物被膜形成型枯草芽孢杆菌的保护作用明显减弱，其基础减慢反应受到严重抑制。

综合上述研究，生物被膜形成型枯草芽孢杆菌在秀丽隐杆线虫 PD 模型中展现出强大的神经保护作用。它不仅能有效抑制 α- 突触核蛋白聚集，还能保护多巴胺能神经元免受 6-OHDA 诱导的损伤，延缓衰老和早期多巴胺能神经元退化。而且，这种保护作用主要通过 PMK-1/SKN-1 信号通路实现，与衰老相关的 ILS 信号通路无关。这一研究成果意义重大，为 PD 的治疗提供了全新的思路和潜在的治疗方向。虽然目前还处于基础研究阶段，但它为未来开发基于枯草芽孢杆菌的 PD 治疗方法奠定了坚实的基础，有望在未来为广大 PD 患者带来新的希望，改善他们的生活质量。