在一項新的研究中，來自英國帝國理工學院的研究人員發現間歇性禁食改變了小鼠的腸道細菌活動，增加了它們從神經損傷中恢復的能力。相關研究結果於 2022 年 6 月 22 日線上發表在 Nature 期刊上，論文標題為 “The gut metabolite indole-3 propionate promotes nerve regeneration and repair”。
這些作者觀察到間歇性禁食如何導致腸道細菌增加一種稱為 3 – 吲哚丙酸（3-Indolepropionic acid, IPA）的代謝物的產生。這種代謝物是稱為軸突的神經纖維再生所需要的，而軸突是神經細胞末端的線狀結構，向身體的其他細胞發出電化學訊號。
這種新的機制是在小鼠身上發現的，並希望在未來的任何人體臨床試驗中也能得到證實。這些作者表示產生 IPA 的腸道細菌，即產芽孢梭菌（Clostridium sporogenesis），在人類和小鼠的腸道中自然存在，而且 IPA 也存在於人類的血液中。
論文通訊作者、帝國理工學院腦科學系 Simone Di Giovanni 教授說，“目前除了手術重建之外，沒有任何治療神經損傷的方法，而手術重建只對一小部分病例有效，這促使我們研究生活方式的改變是否可以有助於恢復。其他研究之前已將間歇性禁食與傷口修復和新神經元的生長聯絡在一起 — 但我們的研究是第一項明確解釋禁食如何有助於治癒神經損傷的研究。”
禁食作為一種潛在的治療方法
這項新的研究評估了坐骨神經被壓碎的小鼠的神經再生情況，其中在小鼠中，坐骨神經是從脊柱到腿部的最長神經。一半的小鼠經歷了間歇性禁食（喜歡吃多少就吃多少，然後隔天不吃任何東西），而另一半則是自由進食，完全沒有限制。不論是間歇性禁食還是自由進食在手術前持續了 10 天或 30 天，並在坐骨神經被切斷後 24 至 72 小時內監測這些小鼠的恢復。
這些作者對重新生長的軸突長度進行了測量，間歇性禁食的小鼠的軸突長度大約增加了 50%。Di Giovanni 教授說，“我認為這項新研究的力量在於它開闢了一個全新的領域，我們必須思考：這是冰山一角嗎？是否會有其他細菌或細菌的代謝物能夠促進修復？”
揭示了代謝聯絡
這些作者還研究了間歇性禁食如何導致這種神經再生。他們發現，在間歇性禁食的小鼠血液中，包括 IPA 在內的特定代謝物的水平明顯更高。
為了證實 IPA 是否導致了神經修復，小鼠被用抗生素處理，以清除它們腸道中的任何細菌。然後給它們提供經基因修飾後可以或不可以產生 IPA 的產芽孢梭菌菌株。Di Giovanni 教授說，“當這些細菌不能產生 IPA，而且血清中幾乎沒有 IPA 時，再生受到損害。這表明這些細菌產生的 IPA 具有治癒和再生受損神經的能力。” 重要的是，當在給坐骨神經損傷的小鼠後口服 IPA 時，在損傷後兩到三週內觀察到再生和增加的恢復。
間歇性禁食促進軸突再生和 DRG 軸突生長。圖片來自 Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04884-x。
這項新研究的下一階段將在小鼠脊髓損傷中測試這一機制，以及測試是否更頻繁地給送 IPA 能最大化它的療效。Di Giovanni 教授說，“我們現在的目標之一是系統地研究細菌代謝物療法的作用。”
還需要開展更多的研究來探究人類禁食後 IPA 是否增加，以及 IPA 和間歇性禁食作為一種潛在的治療方法在人們身上的功效。他說，“我們還沒有充分探討的一個問題是，由於 IPA 在血液中的高濃度持續時間為 4 到 6 個小時，全天反覆給送它或將它新增到正常飲食中是否有助於最大化它的治療效果？”
參考資料：
Elisabeth Serger et al. The gut metabolite indole-3 propionate promotes nerve regeneration and repair. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04884-x.
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