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

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的整合生物學和生理學助理教授Elaine Hsiao帶領的團隊鑒定出了在高脂肪、低碳水化合物的生酮飲食的抗癲癇作用中起著至關重要作用的特定腸道細菌。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系。

Hsiao說：“生酮飲食對健康有很多益處，包括使不響應抗癲癇藥物的患兒癲癇發作次數減少。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制，Hsiao實驗室的科學家們首先做了一個假設，即腸道細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，他們進行了一項全面的調查，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等發現，在不到4天的時間里，生酮飲食大大改變了腸道菌群，且小鼠癲癇發作的次數顯著減少。

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

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

圖片來源：Cell

兩種關鍵細菌缺一不可

進一步的分析發現，生酮飲食使2種類型的細菌水平升高了，分別為Akkermansia muciniphila 和Parabacteroides species，它們在生酮飲食的保護作用（抗癲癇）中起著關鍵作用。

基于這些發現，科學家們又想知道，給無菌小鼠提供這兩種有益細菌能否恢復生酮飲食的抗癲癇作用呢？

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

作用于海馬體中的神經遞質

那么，這些有益的腸道細菌又是如何幫助生酮飲食發揮作用的呢？通過測量腸道、血液和海馬體（大腦中對癲癇發作起著重要作用的區域）中數百種生物化學物質的水平，研究者們發現，細菌改變了腸道和血液中生物化學物質的水平，從而影響了海馬體中的神經遞質。

“具體來說，細菌增加了神經遞質GABA的大腦水平。（GABA的作用是使神經元沉默下來，它與另一種激活神經元的神經遞質谷氨酸的大腦水平有關）”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