肠道微生物:自闭症的病因和治疗方法?

肠道微生物可以通过代谢物增加或减少典型的自闭症谱系障碍行为(刻板印象、社交行为、运动和交流)，并影响替代基因拼接。

世界上有许多人患有自闭症谱系障碍(ASD)。为了帮助改善他们的生活，来自以色列和美国各地的科学家通过行为研究探索了自闭症谱系障碍的潜在原因。之前的研究已经显示了肠道细菌群落的潜在影响。本论文的目标是找出这些社区是否以及在多大程度上可以影响asd类行为。

什么是自闭症?

自闭症谱系障碍最突出的症状是社会行为和沟通的改变以及重复的刻板行为。先前的研究主要集中在自闭症谱系障碍的遗传学上，已经表明肠道菌群和各种基因突变都可能影响这些症状。

微生物群影响自闭症

ASD个体的肠道细菌群落与正常发育个体的肠道细菌群落不同。不同类型的基于微生物的治疗可以改善ASD症状，这可能是由于它们能够改变微生物代谢产物的多样性和可用性。

行为和肠道分析

测试了各种典型的ASD行为，例如刻板印象和运动能力下降、社会行为和交流能力下降。他们做了一个关于刻板印象的大理石掩埋测试，各种其他的行为测试，还有一个发声实验。此外，他们还确定了微生物群和代谢物，以观察它们在治疗组之间是否不同，以及是否有任何潜在的行为影响。

将人类肠道菌群移植到无菌小鼠体内

用来自ASD和TD供体的粪便样本溶液定植无菌(GF)小鼠，之后让它们休息3周。然后，它们根据捐赠者进行交配，断奶后，它们的幼崽被安置在小的同性群体中。

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行为实验

在六周大时，进行了一系列行为测试，如下所述。小鼠可以在测试之间休息，为了帮助减轻压力，它们会在一整晚适应测试室。

运动

老鼠被允许在一个50x50厘米的露天竞技场里探索10分钟。头顶的摄像机记录了测试过程，并对视频进行了分析Noldus EthoVision XT10版本。该程序自动记录在中心方格中所花费的时间和条目的数量以及总行走距离。

与TD小鼠相比，ASD小鼠的运动能力下降。

思维定势

用大理石掩埋试验研究了刻板印象。在10分钟的时间里，老鼠被允许习惯一个笼子。然后，把垫层弄平，在上面放20个(4x5)玻璃弹珠。10多分钟后，计数被埋(≥50%被埋)弹珠的数量。

与TD相比，ASD个体的刻板印象有所增加。

社会行为

小鼠在一个60x40厘米的开放盒子里习惯10分钟，盒子用透明的有机玻璃分成三个大小相等的区域。接下来，它们被放入中心区域，而第二个区域包含一个笼子，里面有性别匹配的刺激老鼠(社交区域)。第三个领域是非社交领域。同样，在10分钟内，老鼠可以自由地在不同区域之间走动。为了记录老鼠在每个区域呆的时间，研究人员用Noldus EthoVision XT10版本。

在另一项测试中，老鼠被放在一个新鲜的笼子里10分钟。在后面的5分钟里，他们对梳理行为进行评分，之后他们将一只刺激老鼠放入笼子里再呆6分钟。测试的视频被分为仪容整洁行为、攻击性和社交方式。

在这两项测试中，ASD小鼠与TD小鼠相比表现出较低的社交能力。

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沟通

雄性老鼠连续三天每天接触一个新的雌性老鼠。随后，他们被允许在一个装有一滴新鲜雌性尿液的空笼子里习惯10分钟。去除尿液后，一种新型的雌性被引入雄性的笼子。3分钟后，记录发声次数和总发声量。

与TD相比，ASD小鼠的交流减少。

基因分析

除了行为结果，RNA分析还显示了ASD大脑的典型事件，包括风险基因的选择性剪接。此外，TD和ASD小鼠的微生物DNA也存在差异。研究还发现，某些代谢物(如牛磺酸和5-氨基戊酸)的浓度在ASD小鼠中较低，进一步的行为测试表明，较高的浓度可以防止ASD样行为的发生。如果你想了解更多关于这部分的研究，请查看原文(引用如下)。

将肠道微生物和ASD联系起来

这项研究发现，肠道菌群确实是自闭症的一个可能原因。然而，这并没有得出结论说微生物群是原因，因为其他因素，如基因也可能起作用。

这表明某些微生物群和代谢物可以影响小鼠大脑中的选择性剪接，从而影响行为。此外，氨基酸(如牛磺酸和5AV)代谢在ASD个体中受损。这两种代谢物都可以减少典型的asd样行为，即社会限制和刻板印象。

这些结果表明，在小鼠ASD建模的背景下，微生物代谢物可以调节大脑和肠道之间的交流。

基因组编辑还不可能，但粪便微生物群移植、益生菌或代谢物的发展可能有助于解决ASD的终身挑战。

参考文献

沙龙,G。,克鲁斯,n . J。康,d . W。Gandal, M . J。,B。,金姆,y。,…布拉默和L. M.(2019)。来自自闭症谱系障碍的人类肠道菌群促进小鼠行为症状．细胞，177 (6), 1600 - 1618。