어떻게 장내 세균이 파킨슨 병의 운동 능력과 관련이 있는가?

과학자들은 장내 박테리아와 파킨슨 병의 기능적 연관성을 처음으로 발견했다.

장내 박테리아 개체군 (또는 장내 세균 자체)의 구성 변화는이 질병의 특징 인 운동 기능의 저하에 적극적으로 기여할 수 있으며, 심지어 원인이 될 수 있습니다. 이 발견은 파킨슨 병 치료에 중대한 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다.

파킨슨병은 미국에서 1만 명, 전 세계적으로 최대 10만 명에게 영향을 미치며 두 번째로 흔한 신경변성 질환입니다. 특징적인 특징으로는 떨림과 보행 장애, 뇌와 내장 세포 내 알파-시누클레인(?Syn)이라는 단백질의 응집, 뇌 내 사이토카인이라는 염증 분자의 존재 등이 있습니다. 또한 이 질병을 앓고 있는 사람들의 75%는 위장 장애, 주로 변비를 앓고 있습니다.

"내장은 면역계와 신경계의 발달과 기능에 중요한, 유익하고 때로는 해로운 박테리아의 다양한 공동체에 영구적으로 존재하며, 이는 마이크로 바이오 솜 (microbiome)으로 알려져있다"고 캘리포니아 연구소의 미생물학 교수 인 사 키스 마즈 마니아 (Sarkis Mazmanian)는 말했다. 과학 기술.

"주목할 만하게 말하면, 말초 신경계의 모든 뉴런의 70 퍼센트 즉, 뇌 또는 척수가 장내에 있고, 장의 신경계는 미주 신경을 통해 중추 신경계에 직접 연결되어있다. 위장관 문제는 수년 전까지는 종종 모터 증상보다 먼저 나타나기 때문에 대부분의 PD 증후가 환경 적 요인에 기인하기 때문에 위장에 박테리아가 PD에 기여할 수 있다고 가정했습니다. "


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무균 마우스

이를 테스트하기 위해 연구진은 ΔSyn을 과잉 생산하고 파킨슨병 증상을 나타내는 쥐를 활용했습니다. 한 그룹의 쥐는 장내 세균의 복잡한 컨소시엄을 가지고 있었습니다. 무균 쥐라고 불리는 다른 쥐들은 완전히 멸균된 환경에서 사육되었기 때문에 장내 세균이 부족했습니다. 연구자들은 두 그룹의 쥐에게 런닝머신 달리기, 들보 건너기, 기둥에서 내려오기 등 운동 능력을 측정하기 위해 여러 가지 작업을 수행하도록 했습니다. 무균 쥐는 완전한 미생물군집을 가진 쥐보다 훨씬 더 나은 성능을 보였습니다.

"이것은 '유레카'순간이었다."

"이것은 '유레카'의 순간이었습니다."라고 생물학 및 생물 공학의 박사후 학자 인 Timothy Sampson은 말했다. 세포. “그 쥐들은 유전적으로 동일했습니다. 두 그룹 모두 ?Syn을 너무 많이 만들고 있었습니다. 유일한 차이점은 장내 미생물의 유무였습니다. 미생물 군집을 제거하면 쥐는 ?Syn이 과잉 생산되더라도 정상적인 운동 능력을 갖게 됩니다.”

"파킨슨 병의 세 가지 특징은 세균이없는 모델에서 모두 사라졌습니다"라고 샘슨은 말합니다. "이제 우리는 장내 세균이 PD의 증상을 조절하고 심지어 필요하다고 확신했습니다. 그래서, 우리는 이것이 어떻게 일어나는지 알고 싶었습니다. "

루프를 닫았습니다.

장내 세균이식이 섬유를 분해하면 아세테이트와 부티레이트와 같은 단쇄 지방산 (SCFAs)이라는 분자가 생성됩니다. 이전의 연구에 따르면이 분자들은 또한 뇌에서 면역 반응을 활성화시킬 수 있다고합니다.

따라서 연구자들은 SCFA 수준의 불균형이 뇌 염증 및 기타 PD 증상을 조절한다는 가설을 세웠습니다. 실제로, 무균 쥐에게 SCFA를 먹였을 때 뇌에 존재하는 면역 세포인 소교세포(microglia)라는 세포가 활성화되었습니다. 이러한 염증 과정은 뉴런의 기능 장애를 유발하거나 심지어 사망할 수도 있습니다. 실제로, SCFA를 먹인 무균 쥐는 이제 PD와 연결된 뇌 영역에서 운동 장애와 ΔSyn 응집을 나타냈습니다.

마지막 실험 세트에서 Mazmanian과 그의 그룹은 시카고의 Rush University의 위장병 학자 인 Ali Keshavarzian과 협력하여 PD 환자와 건강한 대조군의 분변 샘플을 채취했습니다. 인간 미생물 샘플을 무균 마우스에 이식하여 현저하게 PD의 증상을 나타 내기 시작했다. 이 쥐들은 또한 대변에서 더 높은 수준의 SCFA를 보였다. 대조적으로, 건강한 개인의 이식 된 대변 샘플은 PD 환자의 장내 세균이있는 마우스와 달리 PD 증상을 유발하지 않았다.

"이것은 정말로 우리를위한 고리를 닫았습니다,"Mazmanian은 말합니다. "이 데이터는 내장 microbiome에 대한 변화가 단지 PD의 결과 이상의 것임을 시사한다. 이것은 더 이상 연구되어야 할 자극적 인 발견이지만, 인간으로부터 생쥐로 마이크로 바이오 솜을 이식하고 증상을 전달할 수 있다는 사실은 박테리아가 질병의 주범임을 시사합니다. "

이 연구 결과는 파킨슨 병 치료에 중요한 영향을 미친다 고 연구진은 말했다.

"많은 신경 학적 상황에서 전통적인 치료 방법은 약물을 뇌에 투여하는 것입니다. 그러나 PD가 실제로 뇌의 변화로 인한 것이 아니라 microbiome의 변화에 ​​기인하는 경우 환자를 돕기 위해 약물을 장내에 투여해야 할 수도 있습니다. "라고 Mazmanian은 말합니다.

이러한 약물은 SCFA 수준을 조절하거나, 유익한 프로바이오틱스를 전달하거나, 유해한 유기체를 제거하도록 설계 될 수 있습니다. "이 새로운 개념은 현재 치료법에 비해 부작용이 적은 안전한 치료법으로 이어질 수 있습니다."

기금은 Larry L. Hillblom Foundation, Knut 및 Alice Wallenberg Foundation, 스웨덴 연구위원회, Larry Field 부부, Heritage Medical Research Institute 및 National Institutes of Health에서 기탁했습니다.

출처: 대학원생

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