文献解读丨生酮饮食和发酵乳杆菌MSK 408对癫痫小鼠肠道微生物群的调节

2021-06-15 14:21:10 8

研究背景



癫痫是一种神经系统疾病,其特征是具有反复发作的持久易感性,可在任何年龄发生。全球每年有将近240万人或每13秒就有1人被诊断出患有癫痫。许多研究人员一直在努力寻找降低癫痫发作频率的机制或临床治疗方法(Pitkanen等人. 2019). 癫痫发作是由大脑某些部位突然放电引起的。癫痫发作的发生无法预测,因此,伤害和安全问题是患者及其家属的主要关注点(Rasheed et al.2020)。


最近,首尔韩国大学生命科学与生物技术学院和韩国大学生命科学与自然资源研究所Ju Young Eor教授等人在Epilepsy Research上发表了题为《Gut microbiota modulation by both Lactobacillus fermentum MSK 408 and ketogenic diet in a murine model of pentylenetetrazole-induced  acute seizure》的研究成果。研究KD和乳酸菌(LAB)对化学诱导癫痫小鼠模型的抗癫痫作用。

研究思路


作者假设单个发酵乳杆菌(MSK 408)菌株加或不加KD通过调节宿主肠道微生物群来保护神经系统。用戊四唑(PTZ)诱导癫痫发作进行了动物实验。3周大的雄性ICR小鼠(n=30)。所有小鼠被随机分为6组,每组有5只小鼠。这些小鼠是在24±0.5℃,50-60%的相对湿度的控制条件下繁殖的,并有12小时的光暗周期。

生酮饮食
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研究结果


与正常饮食组相比,生酮饮食显著降低癫痫发作频率。将MSK 408分别与ND和KD一起食用4周,可恢复肠道和大脑紧密连接蛋白mRNA表达。此外,PCoA显示,MSK 408通过肠道微生物群(GM)调节独立地影响粪便短链脂肪酸(SCFA)含量。PICRUSt认为,通过KD和MSK 408对微生物群的调节,使得GABA(γ-氨基丁酸)代谢的增加。
生酮饮食
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KD治疗显著延长了癫痫发作的潜伏期,降低了癫痫发作的概率


生酮饮食
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KD组对戊四唑注射的诱导癫痫发作的反应,显示出更高的存活率

生酮饮食

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KD和MSK 408菌株也显著缩短了惊厥持续时间和发作频率(P<0.05)


随着血糖水平降低,mTOR信号通路及淀粉和蔗糖代谢上调。有趣的是,通过KD和LAB增加了酮体合成,可以利用KD产生的酮体来增强GABA(哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经传达物质)合成(Strandwitz等人,2019)。因此,生酮饮食可能导致GABA对神经突触抑制通路作用增强,从而保护大脑免受癫痫发作的影响。这一结果证实了本研究的假设和先前报告的结果(Viggiano等人,2016)。

生酮饮食
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综上所述


癫痫的治疗方法之一是通过提高抑制性神经递质GABA的水平。若GABA合成异常、GABA受体功能抑制是癫痫发作的主要原因。大脑皮层BBB的破坏提高了癫痫发作的速度,最终导致癫痫的发展。脂肪摄入使血清BHB水平升高,BHB水平升高会增加酮体的形成,从而通过BBB而不是葡萄糖来减轻癫痫发作。
因此,本研究结果表明,微生物群选择生酮饮食和乳酸杆菌作为主要的能量来源,以快速满足自身对ATP的需求,他们两者都有能力保护正常的神经元信号,防止急性/或轻微的癫痫发作,同时表示联合治疗也出现了很有希望的结果。





参考文献


Ju, Y. E. , et al. "Gut microbiota modulation by both Lactobacillus fermentum MSK 408 and ketogenic diet in a murine model of pentylenetetrazole-induced acute seizure." Epilepsy Research 169(2021):106506.



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