癫痫是最常见的神经系统疾病之一，全球患者超过5000万，其中约三分之一发展为药物难治性癫痫。传统药物直接作用于大脑神经元，副作用显著，且治疗收益呈递减趋势。近年来肠–脑轴成为神经疾病研究的前沿方向，但在癫痫领域，尚缺乏一个能够从“特定微生物”出发，清晰连接肠道、迷走神经与脑功能的作用通路，本研究正是在这一背景下实现关键突破。
1月16日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所（简称“脑所”）/深港脑科学创新研究院（简称“深港脑院”）刘欣安副研究员与陈祖昕副研究员团队，联合深圳市儿童医院操德智主任，在国际神经科学权威期刊 Neuron 在线发表题为 “Gut-Brain Cholinergic Signaling Mediates the Antiseizure Effects of Bacteroides fragilis” 的研究论文。该研究从儿童癫痫临床菌群特征出发，揭示了一个由特定益生菌激活的全新胆碱能肠–脑神经环路，阐明了益生菌如何经迷走神经远程调控大脑兴奋性的机制，并在临床研究中得到疗效验证，也为难治性癫痫提供了一种安全、精准、可转化的干预新策略。
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研究团队首先发现癫痫患儿肠道中脆弱拟杆菌的丰度显著降低，这一临床线索提示其可能参与癫痫易感性。随后，在PTZ和KA等多种小鼠癫痫模型中，研究者进一步证实了口服补充脆弱拟杆菌可有效抑制癫痫发作，从而为特异菌株的抗癫痫潜力提供了直接证据。
进一步地，通过系统性的细胞分子水平解析、神经环路追踪与功能干预实验，研究团队发现脆弱拟杆菌能够选择性激活结肠上皮中的ChAT阳性细胞群，诱导其释放乙酰胆碱。进一步的神经解剖与生理学研究揭示，这一乙酰胆碱信号沿迷走神经上行，调节脑干孤束核神经元和海马回路的兴奋性，从而产生抗癫痫效应。本研究创新性地在结构与功能上完整描绘“微生物 → 肠上皮胆碱能细胞 → 迷走神经 → 大脑”的胆碱能环路，为肠道如何在分钟级到长期时间尺度上调控大脑电活动提供了生物学基础。
研究的另一项亮点是揭示了脆弱拟杆菌与乳酸杆菌之间的生态协同关系。两者的协同作用促进了肠道微环境中琥珀酸盐、烟碱酸、色氨酸的产生，进而增强结肠胆碱能信号的输出，显著提升抗癫痫效果。在临床干预研究中，脆弱拟杆菌补充治疗的响应度也与患儿肠道乳酸杆菌的定植水平呈正相关。这一发现强调了菌株之间的协同生态位对干预有效性的关键作用，为未来精准益生菌组合设计提供了科学依据。
研究示意图
本研究实现了从临床观察到机制解析再回到临床验证的科学闭环：从临床癫痫患儿中发现脆弱拟杆菌减少，解析了特异菌株作用于迷走神经胆碱能环路的机制；在动物模型中揭示的菌群协同特征，随后在真实临床干预中得到印证。这不仅为益生菌治疗癫痫提供了理论基础，更在癫痫患儿中展现出明确的应用前景。
深圳先进院脑所刘欣安/陈祖昕副研究员及深圳儿童医院操德智主任为该工作的共同通讯作者。深圳先进院博士后贾艺聪（现已入职湖北大学）与深圳市儿童医院陈鸿医生为共同第一作者。深圳先进院为第一完成单位和最后通讯单位。研究论文的共同作者还包括深圳先进院脑所王立平研究员、刘青副研究员、韩明虎教授、徐富强研究员；团队成员邹骞辉、李佳昊、洪丰、贾淑慧、景晓源、任嘉彦；以及湖北大学陈诗静，深圳市儿童医院廖建湘主任；广州中医药大学陆丽明教授和陈一鸣博士后。论文得到了深圳先进院戴辑研究员、牛丽丽研究员在技术上的支持，以及深圳先进院戴磊研究员、鲁艺研究员和深圳湾实验室王竞教授的宝贵建议。
该研究致谢了国家自然科学基金委员会、深圳市可持续发展科技专项、深圳市科技创新委员会、深圳市医学研究基金、深圳市临床研究中心、广东省科技计划及湖北省科技计划等项目机构，为未来发展基于微生物的安全、高效、精准抗癫痫干预策略奠定了重要基础。同时，致谢了深港脑科学创新研究院、深圳市脑解析与脑模拟重大科技基础设施提供的设备与技术支持。
科学家发现：特定益生菌通过肠脑对话，已在患儿身上验证
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