在一項新的研究中，來自英國帝國理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)間歇性禁食改變了小鼠的腸道細菌活動，增加了它們從神經(jīng)損傷中恢復(fù)的能力。相關(guān)研究結(jié)果于2022年6月22日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“The gut metabolite indole-3 propionate promotes nerve regeneration and repair”。
這些作者觀察到間歇性禁食如何導(dǎo)致腸道細菌增加一種稱為3-吲哚丙酸（3-Indolepropionic acid, IPA）的代謝物的產(chǎn)生。這種代謝物是稱為軸突的神經(jīng)纖維再生所需要的，而軸突是神經(jīng)細胞末端的線狀結(jié)構(gòu)，向身體的其他細胞發(fā)出電化學(xué)信號。
這種新的機制是在小鼠身上發(fā)現(xiàn)的，并希望在未來的任何人體臨床試驗中也能得到證實。這些作者表示產(chǎn)生IPA的腸道細菌，即產(chǎn)芽孢梭菌（Clostridium sporogenesis），在人類和小鼠的腸道中自然存在，而且IPA也存在于人類的血液中。
論文通訊作者、帝國理工學(xué)院腦科學(xué)系Simone Di Giovanni教授說，“目前除了手術(shù)重建之外，沒有任何治療神經(jīng)損傷的方法，而手術(shù)重建只對一小部分病例有效，這促使我們研究生活方式的改變是否可以有助于恢復(fù)。其他研究之前已將間歇性禁食與傷口修復(fù)和新神經(jīng)元的生長聯(lián)系在一起---但我們的研究是第一項明確解釋禁食如何有助于治愈神經(jīng)損傷的研究。”
禁食作為一種潛在的治療方法
這項新的研究評估了坐骨神經(jīng)被壓碎的小鼠的神經(jīng)再生情況，其中在小鼠中，坐骨神經(jīng)是從脊柱到腿部的最長神經(jīng)。一半的小鼠經(jīng)歷了間歇性禁食（喜歡吃多少就吃多少，然后隔天不吃任何東西），而另一半則是自由進食，完全沒有限制。不論是間歇性禁食還是自由進食在手術(shù)前持續(xù)了10天或30天，并在坐骨神經(jīng)被切斷后24至72小時內(nèi)監(jiān)測這些小鼠的恢復(fù)。
這些作者對重新生長的軸突長度進行了測量，間歇性禁食的小鼠的軸突長度大約增加了50%。Di Giovanni教授說，“我認為這項新研究的力量在于它開辟了一個全新的領(lǐng)域，我們必須思考：這是冰山一角嗎？是否會有其他細菌或細菌的代謝物能夠促進修復(fù)？”
揭示了代謝聯(lián)系
這些作者還研究了間歇性禁食如何導(dǎo)致這種神經(jīng)再生。他們發(fā)現(xiàn)，在間歇性禁食的小鼠血液中，包括IPA在內(nèi)的特定代謝物的水平明顯更高。
為了證實IPA是否導(dǎo)致了神經(jīng)修復(fù)，小鼠被用抗生素處理，以清除它們腸道中的任何細菌。然后給它們提供經(jīng)基因修飾后可以或不可以產(chǎn)生IPA的產(chǎn)芽孢梭菌菌株。Di Giovanni教授說，“當(dāng)這些細菌不能產(chǎn)生IPA，而且血清中幾乎沒有IPA時，再生受到損害。這表明這些細菌產(chǎn)生的IPA具有治愈和再生受損神經(jīng)的能力?！敝匾氖?，當(dāng)在給坐骨神經(jīng)損傷的小鼠后口服IPA時，在損傷后兩到三周內(nèi)觀察到再生和增加的恢復(fù)。
間歇性禁食促進軸突再生和DRG軸突生長。圖片來自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04884-x。
這項新研究的下一階段將在小鼠脊髓損傷中測試這一機制，以及測試是否更頻繁地給送IPA能最大化它的療效。Di Giovanni教授說，“我們現(xiàn)在的目標之一是系統(tǒng)地研究細菌代謝物療法的作用?！?
還需要開展更多的研究來探究人類禁食后IPA是否增加，以及IPA和間歇性禁食作為一種潛在的治療方法在人們身上的功效。他說，“我們還沒有充分探討的一個問題是，由于IPA在血液中的高濃度持續(xù)時間為4到6個小時，全天反復(fù)給送它或?qū)⑺砑拥秸ｏ嬍持惺欠裼兄谧畲蠡闹委熜Ч?？?
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