复合益生菌可通过肠-脑轴在急性炎症小鼠中发挥神经保护作用

时间：2022-03-02 18:16:12 来源：

文章背景简介

BACKGROUND INTRODUCTION

神经炎症是脑细胞对损伤相关的神经退行性疾病、损伤或感染的生理反应，旨在保持体内平衡和修复组织。急性炎症后，循环中的促炎细胞因子会促进一系列神经化学和激素变化，从而对动机状态、情绪（抑郁和焦虑症）和认知功能（学习和记忆障碍）产生深远影响。在大脑中，海马体神经细胞再生特别容易受到神经炎症的影响。海马体结构是大脑中负责新记忆形成和巩固的主要区域，在海马体神经发生中起着关键作用，它提供了新神经元的持续供应和整个生命过程中的神经可塑性。神经发生是一种基于细胞的神经元可塑性形式，在成年哺乳动物的特定大脑区域、海马齿状回和脑室下区终生产生新的神经元。而海马神经发生已在啮齿动物、非人灵长类动物和人类中得以证实。强烈的炎症反应能降低神经发生和海马体内稳态，对学习和记忆过程有不利影响。

越来越多的证据表明大脑和胃肠功能之间存在着直接联系。大脑和肠道通过“肠道－微生物－大脑轴”这个涉及神经元和体液机制的双向通信系统紧密相连。通过管理活菌（益生菌）调节微生物群也许是一种可行的方法，以预防甚至治愈一些疾病。通过施用益生菌来调节微生物群可能是预防甚至治愈某些疾病的崭新方法，许多研究人员都认为：一些细菌可能对心理健康有积极的影响。

根据 Sarkar 等人的说法，心理生元是有益细菌（益生菌）或对影响细菌－大脑关系的此类细菌（益生元）的支持。在表现出精神生物特性的细菌菌株中，有几个属于动物双歧杆菌亚种、乳酸杆菌、短双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、瑞士乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、嗜热链球菌。在过去的二十年里，人们发现：益生菌的摄入与情绪、认知和情绪处理相关的特定大脑区域的神经活动的积极变化有关。此外，特定的益生菌已被证明可以降低促炎细胞因子的水平，例如白细胞介素 1 （IL－1）、白细胞介素 6（IL－6）或肿瘤坏死 α （TNF－α），这些细胞因子通常与某些精神疾病有关。因此，这些证据表明，益生菌的免疫调节作用可能对缓解／抵消炎症相关的大脑缺陷至关重要。尤其是，用单次外周剂量的革兰氏阴性菌脂多糖（LPS）治疗的小鼠，表现出明显的神经炎症和“疾病行为”的迹象。最近的一项研究表明，益生菌混合物能够在体内发生 LPS 依赖性炎症的情况下对大脑功能产生有益的影响。

为此，意大利国家研究院（CNR）生物化学和细胞生物研究所（IBBC）Carla Petrella等人在急性炎症小鼠模型中对连续天食用食物来源及人体肠道来源的多菌株益生菌制剂的神经保护作用进行了评估，剂量为109 CFU／小鼠／天，在益生菌给药结束后给小鼠腹膜内单次注射 LPS （0．1 mg／kg）诱导评估海马体齿状回内新神经元的增殖和分化、神经炎症反应、生理和行为变化，分析神经保护作用。该项研究于2021年10月发表在了《Pharmacological Research》（医学2区，IF＝7．658）杂志上，题为“Proneurogenic and neuroprotective effect of a multi strain probiotic mixture in a mouse model of acute inflammation： Involvement of the gut－brain axis”。研究结果对在临床前和医学背景下设计益生菌作为促神经源性和抗炎剂的未来使用策略提供了关键的参考。

文章主要内容摘要

ABSTRACT

神经炎症可严重影响大脑稳态和成人海马神经发生，对认知过程产生不利影响。大脑和肠道通过双向通讯系统“肠脑轴”紧密相连，并且已证明活细菌（益生菌）可以作为一种预防甚至治愈多种疾病的新颖方法。实验中在急性炎症小鼠模型中对连续天食用食物来源及人体肠道来源的多菌株益生菌制剂的神经保护作用进行了评估，剂量为109 CFU／小鼠／天，在益生菌给药结束后给小鼠腹膜内单次注射 LPS （0．1 mg／kg）诱导。结果表明，长时间服用多菌株益生菌配方不仅阻止了大脑特定区域（海马体和皮质层）和胃肠道区依赖LPS的促炎细胞因子的增加，而且还引发了一种能够增强海马神经发生的强有力的促神经源性反应。这种作用伴随着肠屏障的增强，表现之一就是结肠中上皮连接表达增加。作者认为：用多菌株益生菌制剂进行预处理，有助于建立一种系统保护作用，抵消或减轻 LPS 依赖性急性促炎反应的影响。