腸道細菌在生酮飲食的抗癲癇作用中起關鍵作用

加州大學洛杉磯分校的科學家已經確定了特定的腸道細菌，這種細菌在高脂肪，低碳水化合物生酮飲食的抗癲癇作用中起著重要作用。今天發表在「 細胞 」雜誌上的這項研究是第一個建立癲癇發作敏感性與腸道微生物之間的因果關係的研究 - 100兆左右的細菌和其他微生物存在於人體腸道。

該生酮飲食具有許多健康益處，包括對癲癇患兒的癲癇發作較少，對抗癲癇藥物無反應，UCLA綜合生物學和生理學助理教授，該研究的高級作者Elaine Hsiao說。然而，究竟飲食如何幫助患有癲癇症的兒童一直沒有明確的解釋。

蕭氏實驗室的研究人員假設腸道微生物群通過生酮飲食被改變，並且對飲食的抗癲癇作用很重要。Hsiao的研究團隊對微生物是否影響飲食防止癲癇發作的能力進行了全面調查，如果是這樣，微生物群如何實現這些效果。

在一項將小鼠作為更全面了解癲癇模型的研究中，研究人員發現，飲食在不到四天的時間內就會大幅改變腸道微生物群，飲食中的小鼠癲癇發作明顯減少。

為了測試微生物群對於防止癲癇發作是否重要，研究人員分析了生酮飲食對兩種小鼠的影響：那些在無菌實驗室環境中作為無菌飼養的小鼠，以及用抗生素治療以消耗腸道微生物的小鼠。

「在這兩種情況下，我們發現生酮飲食不再有效地防止癲癇發作，」主要作者克里斯汀奧爾森，加州大學洛杉磯分校研究生在蕭的實驗室。「這表明腸道菌群對於飲食有效地減少癲癇發作是必需的。」

生物學家從腸道微生物群的DNA中確定了被稱為核苷酸的有機分子的確切順序，以確定哪些細菌存在以及飲食施用後的水準。他們確定了兩種類型的細菌，這些細菌通過飲食而升高，並在提供這種保護方面發揮關鍵作用：Akkermansia muciniphila和Parabacteroides物種。

有了這些新知識，他們研究了這些細菌給予的無菌小鼠。

「我們發現如果我們將這些特定類型的細菌聯合起來，我們就能恢復癲癇發作的保護作用，」奧爾森說。「如果我們單獨給予任何一種物種，細菌不能防止癲癇發作，這表明這些不同的細菌在它們在一起時表現出獨特的功能。」

研究人員測量了腸道，血??液和海馬中數百種生物化學物質的水準，這是大腦區域在癲癇發作中起重要作用的一個區域。他們發現，通過生酮飲食提高的細菌會改變腸道和血液中生物化學物質的水準，從而影響海馬中的神經遞質。

細菌如何做到這一點？肖氏實驗室的博士後研究員Helen Vuong說：「這種細菌增加了GABA的大腦水準，GABA是一種沉默神經元的神經遞質，相對於谷氨酸的腦水準，谷氨酸是一種神經遞質，可激活神經元發射。

「這項研究激勵我們研究是否在生酮飲食的人身上看到腸道微生物的類似作用，」