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. "
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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