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看科学论文:枯草芽孢杆菌可以抗帕金森症

看科学论文:枯草芽孢杆菌可以抗帕金森症

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2020/04/26 11:50
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看科学论文:枯草芽孢杆菌可以抗帕金森症

看科学论文:枯草芽孢杆菌可以抗帕金森症

一、帕金森症

帕金森症,Parkinson's disease (PD),一种伴有运动障碍的神经退行性疾病,又叫做“震颤麻痹”,常见于老年人。

特征是:静止时手抖、运动迟缓、肌强直、姿势平衡障碍。在我国65岁以上人群中,每10万人中有1700位患者。50岁以下人群较少患病,症状的发生通常在51~60岁之间,平均患病年龄为60岁。没有特效的治疗药物或治疗方法,病情会进行性加重,最终会失去自主生活能力,就是生活不能自理。

帕金森症与阿尔茨海默氏症(Alzheimer's disease,AD)一起,是给老年生活带来困境的两大难题。帕金森症的治疗或叫做康复,是医学界梦寐以求的。从药物到食物,从精神到物质,从生物学到物理学,几乎能够想到的一切招数都用了,但都不够乐观。

因此,本世纪以来的肠道菌群研究,也为帕金森症的治疗或康复带来新的希望。

 

二、肠道与帕金森症

2020年2月17日,Nature子刊Nature Neuroscience发表科学研究论文:Gut-seeded α-synuclein fibrils promote gut dysfunction and brain pathology specifically in aged mice。该文说,帕金森症应该说起源于肠道。该论文题目是:肠道接种的α-突触核蛋白(α-Syn)纤维促进老年小鼠的肠道功能障碍和脑病理。如下图:

α-突触核蛋白(α-Syn)的错误缠绕聚集,被认为是帕金森症的元凶。至今有三种突触核蛋白被发现,分布命名为α、β、γ,只有α-突触核蛋白参与路易小体(Lewy bodies)形成、与帕金森症有关。

用小鼠做实验,把α-突触核蛋白纤维接种到小鼠十二指肠壁,引起肠神经中α-突触核蛋白的聚集,破坏肠神经连接,引起肠道功能障碍和炎症,并发展到脑干,导致运动缺陷。这个实验,是验证或者说检验一个假说的:α-Syn的聚集可能是起始于肠道,而后经自主神经纤维传递至脑部。当然,这个假说也不是这一个实验的验证,也曾经有实验说过这一点,科学就是这样,不断有人来验证,推翻了就是一个新的进步。

三、枯草芽孢杆菌与α-突触核蛋白

2020年1月14日,Cell Reports发表论文“Probiotic Bacillus subtilis Protects against α-Synuclein Aggregation in C. elegans”(益生菌枯草芽孢杆菌可预防秀丽隐杆线虫α-突触核蛋白的聚集)。很专业的术语,说的到底是什么呢?原来,有了上面知识的垫底,我们知道这就是说:枯草芽孢杆菌可能抗帕金森症。如下图:

 

我们知道,帕金森症与阿尔茨海默氏症一样,都是与神经细胞的蛋白质错误折叠和聚集有关。因此,对有关蛋白聚集的阻止,抑制聚集形成或清除聚集,都可能会延缓帕金森症患者的病情发展速度。

帕金森症的特征之一,就是脑中多巴胺分泌神经元的进行性死亡。死亡之原因,可以追溯到α-突触核蛋白。

帕金森症患者大脑中,α-突触核蛋白(α-Synuclein)错误折叠、聚集,形成有毒团块。该毒块,α-Syn,引起多巴胺能神经元细胞死亡,导致身体僵硬、震颤、运动缓慢。如果这种毒块减少,那么就可以保护多巴胺能神经元,延缓帕金森症的发展进程。这个研究发现,给线虫喂食枯草芽孢杆菌PXN21,能够显著减少这个α-Syn毒块的形成:除了能够抑制α-Syn毒块的形成,还可以把已经形成的α-Syn毒块清除掉。这种毒块,即有毒蛋白的聚集体,就是前面所述的路易小体。

我们可以这样思考,来复盘一下研究人员当时的场景:

有一个假说认为:引起帕金森症的α-突触核蛋白错误折叠、聚集是起源于肠道的,然后扩散到大脑,并产生帕金森症中所见的生理症状。

那么,现在特别热点的益生菌,是否可以在治疗或干预帕金森症进展中有所作为呢?

这种实验,说实话相对简单。

当然,既然是科学研究,拿人做不好做,人的寿命太长了,要看到实验结果需要太长的时间了,另外拿人做实验海域一个伦理问题。拿小白鼠呢?还是时间太长,小鼠的寿命是两三年了。用线虫,就很好,而且是科学界公认的模式动物。线虫的寿命只有约20天,几乎可以说每个细胞每个生理时期都研究得非常清楚。因此可以获得更好的研究数据。

 

用好多种不同的益生菌来做实验。

结果发现,也不是所有的益生菌都会有干预帕金森症的效果。实验结果是,枯草芽孢杆菌有抑制帕金森症的潜力,数据就是看α-突触核蛋白聚集的情况:减少还是增加。减少了,就说明可能抑制帕金森症。

 

图A、F:看绿色荧光斑点的数量,就是毒块的数量变化

图B:直接用柱状图表示毒块的数量

E.coli为喂食大肠杆菌,B.sub为喂食枯草芽孢杆菌

除了α-突触核蛋白聚集毒块的减少,还看到运动功能的改善。

 

那么,枯草芽孢杆菌是如何完成这个抑制呢?文章说了一些,但是还不是非常清晰。根据枯草芽孢杆菌的特点和该研究的数据,应该是与几个因素相关,比如酶,有蛋白酶类、脂肪酶类等,另外一个是生物膜。所谓生物膜,就是菌膜,枯草芽孢杆菌可以通过胃的强酸环境,很多菌是不能通过的,胃酸会杀死大多数菌类,这是我们健康的保证,但枯草芽孢杆菌不会被胃酸杀死,因为枯草芽孢杆菌的芽孢,就是孢子,耐酸而且耐十二指肠的强碱性,一直到达小肠、结肠,萌发形成菌膜,保护肠壁。

这里虽然说了枯草芽孢杆菌PXN21,但实际上多个不同的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis )菌株都有这个作用。

当然,如果你上网查,可以看到,吃枯草芽孢杆菌?没有。枯草芽孢杆菌都是用于农业的微生物了,没有吃的。

 

其实,这句话不对。纳豆,就是用枯草芽孢杆菌发酵的,在纳豆中,不仅含有纳豆激酶,也含有大量的纳豆枯草芽孢杆菌活菌。纳豆枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto),看括号里的拉丁学名,就是很正宗的枯草芽孢杆菌啊。

四、枯草芽孢杆菌与AD

枯草芽孢杆菌除了可以抑制帕金森症的发展,而且也可能抑制阿尔茨海默氏症(AD)的发展。2020年2月4日,Journal of Alzheimer's Disease发表文章“Bacillus Subtilis Delays Neurodegeneration and Behavioral Impairment in the Alzheimer’s Disease Model Caenorhabditis Elegans”,也是用线虫研究枯草芽孢杆菌可以延缓AD的发展。如下图:

 

那么,枯草芽孢杆菌对AD的这一作用,是否也与α-突触核蛋白有关呢?值得注意。

五、三言两语

枯草芽孢杆菌是很好的一个益生菌,我们将枯草芽孢杆菌用于农业,在种植、养殖方面获得很好的效果,从增产到预防一些植物病害,以及在养猪养鸡和水产养殖中可以减少养殖动物的肠道病害、改善水质,减少养殖中抗生素的使用剂量。

 

枯草芽孢杆菌除了可以用于农业,还可以用于食品,比如纳豆的生产。纳豆生产或家庭制作,采用的是纳豆枯草芽孢杆菌,也就是枯草芽孢杆菌的一个种或亚种吧。与所谓的不同菌株,基本上是一个意思。

 

枯草芽孢杆菌,可以为我们的健康,从不同方面,带来获益。因此,善待枯草芽孢杆菌,善待我们自己。