導(dǎo)讀：近幾年，被譽(yù)為人類“第二基因組”的腸道菌群已經(jīng)成為最火爆的研究領(lǐng)域之一，相關(guān)成果屢屢登上Nature、Science等頂級期刊。5月24日，最新發(fā)表在Cell雜志上的一項(xiàng)研究中，來自加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的科學(xué)家們獲得了一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)——他們首次證實(shí)腸道微生物與一種飲食的抗癲癇作用與有關(guān)！

圖片來源：Cell（DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.04.027）

在題為“The Gut Microbiota Mediates the Anti-Seizure Effects of the Ketogenic Diet”的這篇論文中，UCLA的整合生物學(xué)和生理學(xué)助理教授Elaine Hsiao帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)鑒定出了在高脂肪、低碳水化合物的生酮飲食的抗癲癇作用中起著至關(guān)重要作用的特定腸道細(xì)菌。該研究首次建立了癲癇易感性（susceptibility）與腸道微生物群之間的因果關(guān)系。

Hsiao說：“生酮飲食對健康有很多益處，包括使不響應(yīng)抗癲癇藥物的患兒癲癇發(fā)作次數(shù)減少。不過，這類飲食究竟是如何幫助癲癇患兒的一直沒有明確的解釋。”

為了弄清這背后的機(jī)制，Hsiao實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們首先做了一個假設(shè)，即腸道細(xì)菌能夠通過生酮飲食被改變，且對這類飲食的抗癲癇作用非常重要。接著，他們進(jìn)行了一項(xiàng)全面的調(diào)查，以研究微生物群是否影響了生酮飲食對抗癲癇的能力，以及如果是，它們又是如何發(fā)揮這種作用的？

生酮飲食可改變腸道菌群

在小鼠研究中，Hsiao等發(fā)現(xiàn)，在不到4天的時間里，生酮飲食大大改變了腸道菌群，且小鼠癲癇發(fā)作的次數(shù)顯著減少。

為了檢測微生物群是否對防止癲癇發(fā)作有重要作用，研究人員分析了生酮飲食對兩種小鼠的影響。一種是在無菌的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中飼養(yǎng)的無菌鼠，另一種是經(jīng)抗生素處理耗盡了腸道微生物的小鼠。

結(jié)果顯示，在這兩類小鼠中，生酮飲食都不能有效預(yù)防癲癇發(fā)作了。“這表明，腸道微生物群是生酮飲食有效減少癲癇發(fā)作所必需的條件。”論文的第一作者Christine Olson說。

圖片來源：Cell

兩種關(guān)鍵細(xì)菌缺一不可

進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，生酮飲食使2種類型的細(xì)菌水平升高了，分別為Akkermansia muciniphila 和Parabacteroides species，它們在生酮飲食的保護(hù)作用（抗癲癇）中起著關(guān)鍵作用。

基于這些發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們又想知道，給無菌小鼠提供這兩種有益細(xì)菌能否恢復(fù)生酮飲食的抗癲癇作用呢？

研究結(jié)果表明，如果給無菌小鼠同時提供這兩種特殊的細(xì)菌，那么，生酮飲食的抗癲癇作用能夠得以恢復(fù)；但如果只給無菌小鼠提供其中1種細(xì)菌，生酮飲食的抗癲癇作用則無法被恢復(fù)。“這表明，只有當(dāng)這些特殊的細(xì)菌‘在一起’時才能發(fā)揮獨(dú)特的功能。”Olson說。

作用于海馬體中的神經(jīng)遞質(zhì)

那么，這些有益的腸道細(xì)菌又是如何幫助生酮飲食發(fā)揮作用的呢？通過測量腸道、血液和海馬體（大腦中對癲癇發(fā)作起著重要作用的區(qū)域）中數(shù)百種生物化學(xué)物質(zhì)的水平，研究者們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌改變了腸道和血液中生物化學(xué)物質(zhì)的水平，從而影響了海馬體中的神經(jīng)遞質(zhì)。

“具體來說，細(xì)菌增加了神經(jīng)遞質(zhì)GABA的大腦水平。（GABA的作用是使神經(jīng)元沉默下來，它與另一種激活神經(jīng)元的神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的大腦水平有關(guān)）”論文的共同作者Helen Vuong解釋道。她還表示，這些成果將鼓勵他們繼續(xù)研究腸道微生物是否在人類中有相似的作用。

參考資料：

Gut bacteria play critical role in anti-seizure effects of ketogenic diet, UCLA scientists report