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中国康复科学所李建军教授团队《microbiome》揭示粪菌移植对脊髓损伤的神经修复作用及分子机理

发布时间:2021-03-25
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2021年3月7日,中国康复科学所李建军教授团队在国际著名微生物期刊《microbiome》(2020年影响因子11.607)发表题为《Effect of fecal microbiota transplantation on neurological restoration in a spinal cord injury mouse model: involvement of brain-gut axis》的研究论文。研究团队发现,粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)可以重塑肠道微生物,改善脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)小鼠肠道功能和神经功能,为临床脊髓损伤的治疗提供了全新的治疗思路。该工作主要由中国康复科学所康复医学所团队完成,中国康复科学所李建军教授,于艳所长和宣武医院陈志国教授为共同通讯作者,中国康复科学所荆瀛黎和白帆为并列第一作者。这是中国康复科学所首次作为第一作者和通讯作者在该期刊上发表论文。



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SCI是一种严重致残性疾病,增强组织修复和神经可塑性一直是神经科学领域面临的难题,目前仍无有效可用于脊髓损伤患者的再生治疗方法。近年来的研究表明肠道微生物在中枢神经系统疾病的发生发展中起着重要作用,在多种中枢神经系统疾病治疗中也显示了良好的效果,基于微生物的疾病疗法被人们寄予厚望。然而脊髓损伤与肠道微生物的相关研究仍然很少,亟待投入大量研究力量开展广泛而深入研究。

李建军团队近年来致力于研究脊髓损伤与肠道微生物变化。研究团队前期发现,广谱抗生素清除肠道微生物降低了SCI小鼠运动功能的提高;而褪黑素重塑肠道微生物有利于SCI小鼠运动功能和肠道功能的恢复。因而本研究在SCI的治疗中引入FMT干预策略,阐明FMT在SCI中的治疗效果,从“肠道菌群-肠-脑”轴出发探索其具体作用机制。借助SCI小鼠模型, 将正常小鼠粪便中的微生物移植给SCI小鼠,16S rDNA测序分析显示,SCI小鼠粪便中的 Firmicutes(门),Christensenellaceae(科)和Butyricimonas (属)相对丰度显著降低,FMT能够重塑SCI小鼠肠道微生物;显著提高SCI小鼠运动功能,对神经元发挥保护作用,并促进了神经突触的再生;增强了肠道屏障功能。靶向代谢组学分析显示, FMT显著增加短链脂肪酸含量,而短链脂肪酸含量与肠道屏障功能和运动功能恢复有较强相关性。FMT通过下调脊髓的IL-1β/NF-κB信号和肠道的NF-κB信号发挥神经炎症调节作用。



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上述研究提示,FMT重塑肠道微生物可改善SCI小鼠的运动功能和肠道功能,其机制可能是通过代谢产物短链脂肪酸发挥神经炎症调节作用实现的。为SCI的干预治疗提供了新的思路和方向。

该研究得到国家自然科学青年基金(81901272)、北京市科委首特专项(No.Z171100001017076)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(2016cz-1, 2018cz-8)等基金资助。



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李建军,二级教授、主任医师、博士生导师、博士后导师,享受国务院政府特殊津贴,是国际国内骨科、脊柱脊髓治疗与康复领域的知名专家。历任中国康复研究中心主任,北京博爱医院院长,中国康复科学所所长,中国残疾预防与控制研究中心主任,首都医科大学康复学系主任、首都医科大学康复医学院院长、北京脑重大疾病研究院神经损伤与修复研究所所长,神经损伤与康复北京市重点实验室主任。

担任中国康复医学会副会长、中国社会福利与养老服务协会副会长、中国残疾人康复协会副理事长、北京市康复质控中心主任、中国医院协会医疗康复机构管理分会主任委员、中国医师协会康复医师分会会长、中国残疾人康复协会脊髓损伤专业委员会主任委员、中国医师协会骨科分会康复专委会主委、《中国康复理论与实践》主编等职务。先后担任2012年伦敦夏季残奥会、2016年巴西夏季残奥会、2018年雅加达亚残会中国代表团首席医疗官、2019年国际特殊奥运会首席医疗官。主持国家级、省部级和国际合作科研课题30余项,主编参编学术著作和教材50余部,发表论文300余篇,其中SCI论文53篇。先后荣获全国百名优秀院长四川抗震救灾一线突出贡献奖瑞克-汉森非凡成就奖“国际物理与康复医学会Haim Ring纪念奖”等多项荣誉。