棲息在我們腸道中的細菌已成為神經科學家的關鍵角色。越來越多的研究將它們與各種精神和神經疾病聯絡起來——從焦慮和抑鬱到精神分裂症和阿爾茨海默病。現在，本週發表在《自然醫學》雜誌上的一項小鼠研究表明，達到正確的微生物平衡可能會引起免疫系統的變化，從而顯著減少中風後的腦損傷——中風是全球第二大死亡和殘疾原因。（《大眾科學》是施普林格·自然的組成部分。）
專家們早就知道，中風的嚴重程度受到兩種細胞存在的影響，這兩種細胞大量存在於腸道內，可以校準免疫反應：調節性 T 細胞具有有益的炎症作用，可以保護個體免受中風。但 γδ T 細胞會產生一種細胞因子，在中風後引起有害的炎症。
威爾康奈爾醫學院和紀念斯隆-凱特琳癌症中心的一個研究團隊著手調查他們是否可以透過調整體內細菌居民來使這些細胞的平衡向有益細胞傾斜。為此，他們培育了兩組小鼠：一組的腸道菌群對抗生素具有抗性，而另一組的腸道細菌則容易受到治療。結果，當在兩週內給予抗生素組合時，只有後者的微生物群發生了變化。然後，研究人員阻塞了小鼠的大腦動脈，誘發了缺血性中風（最常見的型別）。他們發現，藥物敏感小鼠的後續腦損傷比另一組小鼠的腦損傷小 60%。
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為了確認這一結果確實可以歸因於腸道菌群的變化，研究人員進行了糞便移植。也就是說，他們取出了經歷過中風減輕的小鼠的結腸內容物，並將這種物質給予了新的小鼠。然而，這一次，研究小組沒有給藥抗生素，從而建立了一組腸道細菌發生改變但未接觸藥物的小鼠。透過在該組中誘發缺血性發作，研究人員發現這些小鼠也獲得了對中風的保護。
研究人員發現，透過改變腸道菌群，他們間接地推動了免疫細胞之間的比例向“好”的調節性 T 細胞傾斜，同時抑制了更有害的 γδ T 細胞。研究小組跟蹤了這兩種細胞離開腸道並進入大腦的過程，它們在大腦中定居在腦膜上，研究人員懷疑，這影響了大腦對中風的反應方式。這種所謂的全身炎症反應——由 T 細胞支援——可能是有益的，清除大腦中的死亡細胞，也可能是有害的，引起腦腫脹和進一步的損傷。“這些細胞決定了大腦在中風後將經歷何種炎症免疫反應，”威爾康奈爾大學腦與精神研究所所長、該研究的作者之一神經學家康斯坦蒂諾·伊亞德科拉說。他解釋說，透過改變腸道的細菌環境，“免疫細胞最終會提供幫助，而不是加劇發生的損害。”
“現在微生物組是這個等式中的另一個要素——不僅僅是糖尿病、高血壓和肥胖症，”伊亞德科拉指出。“還有其他因素我們需要了解，以便定製治療。”該研究表明，這種治療可能涉及抗生素、益生菌、飲食改變或其他干預措施，這些措施將改變腸道微生物群，使其支援調節性 T 細胞並減少 γδ T 細胞。例如，接受心臟手術的患者，其中許多人最終會中風，可能會進行特殊的預防性飲食，他說。
然而，這種干預措施仍然遙遙無期。小鼠的微生物組與人類的微生物組非常不同；研究人員將需要臨床資料。目前，他們正在努力確定其發現中涉及的具體細菌以及分子機制——腸道和大腦究竟如何相互作用和溝通——這是本研究中觀察到的免疫反應的基礎。這兩種研究途徑對於在未來開發有針對性的治療方法都很重要。“這僅僅是個開始，”柏林中風研究中心的神經學家烏爾裡希·迪爾納格爾說，他沒有參與這項研究。“這項研究在一個故事中將微生物群、免疫系統和大腦與中風——一種急性腦部疾病——聯絡起來。這真的很新穎。但這並不是一種療法。”他補充說，“在不同的未來，你可能會爭辯說，這可能意味著某些型別的微生物群會使人類更容易發生較大或較小的中風。但現在說這些還為時過早。”
研究腸道組成與中風風險之間的聯絡將是一項非常複雜的工作，因為人類微生物組受到飲食、生活條件和抗生素等多種因素的影響。儘管如此，研究人員仍然樂觀。“這種對微生物組的強調以及對其進行測序是一個年輕的領域，”威爾康奈爾大學神經科學家和研究作者約瑟夫·安拉瑟說。“顯然這需要時間。但其意義是存在的。”