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生酮饮食(ketogenic diet,KD)是一种高脂肪高、低碳水化合物,蛋白质和其他营养素合适的配方饮食。国际上普遍认为新型抗癫痫仅对30-40%的难治性癫痫儿童有效(发作减少50%以上);而生酮饮食对50-80%的难治性癫痫儿童有效,30%的儿童可减少90%的发作,10-20%的患者可完全控制发作,故其疗效类似或略高于当下任何一种新型抗癫痫药。经过治疗病情缓解的患儿,可以根据医师的建议决定是否适当减药。
肠道菌群对人类健康至关重要,在胃肠道和中枢神经系统之间的双向通信中发挥着重要作用。肠道菌群在整个生命周期中经历了蓬勃的发展过程,并在生命早期与宿主建立了共生关系。发育中的肠道菌群的早期活动扰动可能影响神经发育,并可能在以后的生活中导致宿主不良的神经心理健康结果。肠道菌群是饮食与宿主生理学之间的关键因素,肠道菌群的组成和功能在很大程度上是由饮食决定的,而提供给宿主的营养依赖于肠道微生物的代谢。饮食诱导的肠道菌群变化是可复制的,而且是持久的,可以对宿主产生持久的影响。在小鼠模型中,一些饮食诱导的宿主病理生理学是通过肠道菌群的改变来调节的,包括富含肉碱的饮食诱导的动脉粥样硬化的症状、马拉维饮食诱导的营养不良以及母亲的高脂饮食导致的子代社交行为异常。
在病理应激和/或疾病状况下,肠道微生态失调会对肠道生理学产生不利影响,从而导致了不适当的肠-脑轴信号传导和对中枢神经系统功能及疾病状态的不良后果。中枢神经系统水平的压力也会影响肠道功能并导致微生物群的扰动。打破共生体和致病有害体的平衡会导致有害生物的过度生长导致肠道生态失调,进而引发炎症。在炎症反应期间,巨噬细胞触发的对肠道微生物刺激的不适当反应,来自宿主组织的对微生物的低效清除,促炎和抗炎反应受损以及屏障功能的丧失都促成了发病机理。这促进了致病细菌成分从肠粘膜向体循环的易位增加,在这期间它们还会激活先天免疫,促进促炎细胞因子的产生,从而导致全身性炎症和异常的肠功能。这些机制可能导致中枢神经系统功能受损,比如,改变神经化学物质、认知、行为、应激反应和引发内脏疼痛。
肠道菌群调节宿主的多种代谢和神经通路,这可能与生酮饮食的抗癫痫发作作用有关。生酮饮食可以改变小鼠的肠道菌群;而在人体内,酮中毒与肠道菌群改变有关。有趣的是,与禁食的普通小鼠相比,禁食的无菌小鼠表现出肝脏生酮作用受损和心肌酮体代谢改变。越来越多的证据也表明肠道菌群与神经传导相关的一些因素的改变有关,包括神经递质信号、突触蛋白表达、髓鞘形成以及一系列复杂的宿主行为。几项临床研究报告也发现,抗生素处理增加癫痫患者的癫痫持续状态或症状性癫痫发作的风险,这也表明,肠道菌群可能在减轻癫痫发作方面发挥作用。
越来越多的研究将肠道菌群与宿主对饮食的反应、新陈代谢、神经活动和行为联系在一起。研究人员推测,生酮饮食的摄入可以改变肠道菌群,而这对于生酮饮食的抗癫痫作用非常重要。为了更彻底的了解癫痫,在一项以小鼠为模型的研究中,研究人员发现,在不到4天的时间内,生酮饮食对肠道菌群就产生了很大的影响,而吃生酮饮食的小鼠的癫痫发作次数明显减少。为了测试肠道菌群是否对防止癫痫发作有重要作用,研究人员分析了生酮饮食对两种类型的小鼠的影响:一种是在无菌的实验室环境中饲养无菌小鼠,另一种是用抗生素处理清除了肠道细菌的小鼠。研究发现,在这两种情况下,生酮饮食不再能够有效地防止癫痫发作。这表明,生酮饮食的抗癫痫作用需要有肠道菌群的参与。研究人员还测量了肠道、血液和海马体中数百种生物化学物质的含量,而海马体是在癫痫发作中发挥重要作用的脑区。研究发现生酮饮食引起的两种细菌数量的上升会改变肠道和血液中的生化物质水平,从而影响海马体中的神经递质水平。这些细菌可以增加大脑中的抑制性神经递质γ-氨基丁酸(GABA)与兴奋性神经递质谷氨酸的比例,这能使神经细胞保持沉默。
生酮饮食作为难治性癫痫的替代疗法,可帮助其控制癫痫发作次数,显示了良好的控制率和疗效。有研究表明,生酮饮食可迅速改变肠道菌群并减轻难治性癫痫患儿的癫痫发作频率。总的来说,研究表明肠道菌群参与调节小鼠的宿主代谢和癫痫易感性。这些结果也为将来研究癫痫患者的肠道菌群提供了证据。在未来,基于肠道菌群的治疗可能是临床改善癫痫发作严重程度和发病率的一种安全有效的手段。未来在生酮饮食和肠道菌群关系方面的研究将会越来越多。
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