随着社会压力的持续增大,抑郁症已成为全球首要致残因素,其发病率逐年攀升,超越了心血管疾病和癌症。尽管药物治疗和心理治疗是抑郁症的传统治疗手段,但鉴于抑郁症病因的复杂性和患者间的个体差异,这些方法的疗效并不尽如人意。在此背景下,科学家们正积极探索新的治疗途径,其中,益生菌因其潜在的抗抑郁作用而备受关注。
近期,江南大学的陈卫院士、田培郡副研究员等在国际知名期刊Cell Reports Medicine上发表了一项重要研究,揭示了特定双歧杆菌在调节情绪方面的重要作用。研究发现,这些双歧杆菌能够产生一种独特的代谢产物--吲哚-3-乳酸(ILA),并通过该物质改善个体的情绪状态。
该研究聚焦于肠道微生物群与中枢神经系统之间的微生物群-肠-脑轴。近年来,越来越多的研究表明,肠道微生物群的变化与抑郁症的发病密切相关,而粪便微生物群移植(FMT)在一些抑郁症患者中展现出了积极的治疗效果。然而,FMT的安全性问题限制了其广泛应用。相比之下,益生菌作为一种替代疗法,因其抗抑郁作用、对传统药物不耐受或无效患者的适用性,以及能够增强传统疗法效果的特点,而受到了广泛重视。
在研究中,科学家们首先发现了一种名为Bre1025的双歧杆菌菌株,与对照菌株相比,它地缓解了小鼠的焦虑和抑郁样行为。这一发现提示,Bre1025可能具有独特的抗抑郁功效。进一步的研究发现,Bre1025能够通过调节肠道中的ILA水平来实现其抗抑郁作用。与抑郁小鼠相比,接受Bre1025干预的小鼠肠道、血液和大脑中的ILA水平均得到了提升。这一发现不仅在小鼠模型中得到了验证,还在人类志愿者中得到了初步确认。健康志愿者在连续摄入Bre1025后,肠道中ILA及其下游代谢产物水平也上升。
为了深入探究Bre1025产生ILA的分子机制,科学家们对其基因组进行了详细分析。结果发现,Bre1025菌株中存在一个名为Aldh的关键基因,该基因在色氨酸转化为ILA的过程中起着至关重要的作用。通过构建相关插入突变体,科学家们进一步证实了Aldh基因对ILA产生的重要性。缺乏Aldh功能的突变体完全丧失了ILA的生成能力,这也解释了为什么这些突变体在抑郁小鼠模型中无法发挥抗抑郁作用。
基于以上发现,科学家们提出了一个假设:具有Aldh基因的双歧杆菌菌株可能具有更好的抗抑郁效果。为了验证这一假设,他们对来自不同种类的75株双歧杆菌进行了基因组分析,并筛选出了具有ILA合成能力的菌株。这些菌株均含有Aldh基因。随后,科学家们将这些菌株用于慢性不可预见性应激(CUMS)模型小鼠的干预实验。结果发现,含有Aldh基因的双歧杆菌菌株提高了小鼠肠道、血清和海马中的ILA水平,并有效缓解了CUMS诱导的焦虑和抑郁行为。而缺乏Aldh基因的菌株则无此效果。
除了直接调节ILA水平外,科学家们还发现,Bre1025还可能通过激活芳香烃受体(AhR)信号通路来发挥抗抑郁作用。AhR是一种广泛存在于人体组织中的受体,它能够调节炎症反应和免疫功能。研究发现,Bre1025能够恢复脑部5-羟色胺(5-HT)水平,降低血清皮质酮和促炎因子的表达,增加抗炎因子的水平。这些变化可能有助于减少海马区小胶质细胞的异常活化,从而缓解神经炎症和神经行为异常。而ILA作为Bre1025的主要代谢产物之一,可能在激活AhR信号通路中发挥了关键作用。
综上所述,这项研究为肠道微生物来源的ILA在脑功能调节中的作用提供了直接证据。研究发现,特定双歧杆菌菌株能够通过调节肠道ILA水平来改善情绪状态,并揭示了这一过程的分子机制。这些发现不仅有助于深化我们对抑郁症发病机制以及微生物-肠脑轴理论的理解,还为未来精神生物菌株的筛选与临床应用提供了广阔的前景。
随着研究的深入,我们有望在未来看到更多基于益生菌的抗抑郁疗法问世。这些疗法可能会为那些对传统治疗方法无效或不耐受的患者提供新的希望。同时,这也将推动我们对肠道微生物与大脑之间相互作用的理解达到一个新的高度