期刊資訊:《Probiotics Antimicrob Proteins》2023. Vol. 15, Issue. 2, 312-325.
研究團隊:Ma YF, Lin YA, Huang CL, Hsu CC, Wang S, Yeh SR, Tsai YC.
論文題目:Lactiplantibacillus plantarum PS128 Alleviates Exaggerated Cortical Beta Oscillations and Motor Deficits in the 6-Hydroxydopamine Rat Model of Parkinson’s Disease.
本研究探討了精神益生菌 PS128 對於改善帕金森氏症症狀的潛力,特別是在緩解運動障礙與調節腦波生理指標方面。實驗發現,長期攝取 PS128 能顯著降低大腦皮質異常強化的β頻段振盪(Beta oscillations),其成效與傳統藥物左旋多巴或深腦電刺激相當。
此外,PS128 在生化檢驗中顯示出具備神經保護作用,能有效維持多巴胺神經元的完整性並提升相關神經傳導物質。相較於藥物僅有的短暫效果,PS128 提供了更為穩定且長期的改善,且與現有療法併用時具有協同增效的表現。這些發現證實了腸道菌能透過菌腸腦軸影響中樞神經,為帕金森氏症的輔助治療提供了新的可能性。
PS128如何改善帕金森氏症的運動障礙?
精神益生菌 PS128(Lactiplantibacillus plantarum PS128)在多項研究中顯示,能透過「腸腦軸」多重機制,協助帕金森氏症患者找回身體的控制力。以下是其改善運動障礙的四大關鍵:
1. 穩定大腦訊號:消除運動「雜訊」
帕金森氏症患者的大腦(M1 運動皮質)常會出現異常的 β 頻段振盪 (20–40 Hz),這就像大腦裡充滿了「電波干擾」,導致肢體出現僵硬、運動遲緩。
PS128 的作用: 像「降噪耳機」一樣,能顯著抑制這種異常振盪,讓大腦發出的運動指令變得清晰,進而改善動作緩慢與僵硬感。
2. 效果穩定持久:與藥物互補
與左旋多巴(levodopa)等藥物追求「即時見效」但藥效消退快(斷電現象)不同。
PS128 的作用: 它的效果是逐漸且穩定的。研究顯示,連續補充兩週後,改善效果會趨於穩定並持續發揮作用,能與日常藥物配合,讓患者一整天的運動功能更加流暢。
3. 保護神經細胞:留住多巴胺
帕金森氏症的核心問題是「分泌多巴胺的神經元死亡」。
PS128 的作用:
- 神經保護:減少多巴胺神經元凋亡,守住大腦中寶貴的黑質紋狀體系統。
- 增加產量: 提升中腦和紋狀體中多巴胺與去甲腎上腺素的濃度。
- 降低代謝: 讓現有的神經傳導物質在大腦中留得更久、更好用。
4. 調節腸腦軸環境:減少發炎與氧化
大腦的退化往往與全身性的慢性發炎有關。
PS128 的作用: 透過調整腸道菌群,降低身體的促發炎細胞激素,並提升抗氧化物質(如:穀胱甘肽)。簡單來說,它透過「改善腸道微環境」來降低對大腦神經系統的持續傷害。
PS128 與左旋多巴合併使用的協同效應為何?
精神益生菌 PS128 與左旋多巴 (levodopa) 合併使用展現出顯著的加成治療效應 (add-on therapeutic effect),具體表現如下:
- 顯著提升對異常腦波的抑制:在帕金森氏症模型大鼠中,單獨使用 PS128 六週可減少 51.1% 的 M1 β頻段振幅,而單獨使用左旋多巴僅減少 46.2%。然而,當 PS128 與左旋多巴合併使用時,抑制效果可提升至 69.5%,顯著優於單一治療。
- 優於傳統療法組合:研究觀察到,傳統的「左旋多巴合併深腦刺激 (DBS)」組合僅能抑制 58% 的β頻段振盪,未能展現如同 PS128 合併療法那樣的顯著加成效果。
- 作用機制互補:研究結果顯示,PS128 的作用機制與左旋多巴或 DBS 不同。左旋多巴和 DBS 雖能產生即時但短暫的抑制效果,而 PS128則提供長期且穩定的校正作用,兩者結合能提供更佳的協同益處。
- 神經保護與功能改善:PS128 能顯著減少多巴胺神經元受損(在紋狀體和中腦分別保有 22.3% 和 9.9% 的 TH+區域),效果優於單用左旋多巴。保護作用結合左旋多巴提升多巴胺含量的能力,有助於更全面地改善運動障礙。
PS128 具備神經保護作用的實驗依據有哪些?
PS128 具備神經保護作用的實驗依據主要來自對 6-OHDA 誘導的帕金森氏症模型大鼠進行的多項生化與行為評估結果:
1. 顯著減少阿樸嗎啡 (Apomorphine) 誘導的旋轉行為
- 實驗結果:在評估多巴胺耗竭程度的旋轉測試中,僅有 PS128 治療組在第六週時展現出顯著的轉圈次數減少(從約 10 次/分,降至 4.1 次/分)。
- 對比:鹽水控制組的轉圈次數反而增加至 18 次/分,而左旋多巴組則無顯著改善(8.2 次/分)。這顯示 PS128 能夠減緩多巴胺系統的損害程度。
2. 保留更多的多巴胺神經元標記 (TH+)
- 組織學證據:透過免疫組織化學染色觀察黑質紋狀體系統中的酪胺酸羥化酶(TH,多巴胺神經元標記)。
- 存活比例:在受損側的腦區中,PS128 處理組在紋狀體 (striatum) 保有了 22.3% 的 TH+ 區域,在中腦 (midbrain) 則保有 9.9%。
- 對比:相較之下,鹽水組在這些區域的多巴胺神經標記幾乎完全消失(減少超過 98.5%),顯示 PS128 對多巴胺神經元具有明顯的保護與減緩死亡的作用。
3. 提升腦部多巴胺與去甲腎上腺素的含量
- 含量檢測:透過高效液相層析儀 (HPLC) 分析發現,長期攝取 PS128 顯著提升了中腦(包括完好側與受損側)以及受損側所有檢測區域(前額葉、紋狀體、中腦)的多巴胺含量。
- 可用性提升:PS128 亦顯著降低了多巴胺與去甲腎上腺素的代謝週轉率 (turnover ratios),這意味著 PS128 改善了這些神經傳導物質在大腦中的可用性,進而減輕神經系統的負擔。
4. 增強抗氧化與抗發炎能力(機制支持)
- 抗氧化作用:多巴胺代謝產生的活性氧 (ROS) 是導致神經元死亡的主因之一。PS128 在先前的 MPTP 模型研究中被證實能提升紋狀體與中腦的穀胱甘肽 (glutathione) 水平,這可能有助於減少氧化應激損傷。
- 抗發炎作用:PS128 被證實能減少促發炎細胞激素,減輕系統性發炎對大腦的影響,這也是其發揮神經保護功能的重要機制之一。
研究數據綜覽
1. 抑制初級運動皮層之病理性β頻段振盪
- 神經生理特徵:帕金森氏症病理狀態下,M1 皮層會出現異常增強的 β頻段功率譜密度 (Beta Power Spectral Density, Beta PSD),此電生理特徵與運動障礙(如僵直與遲緩)具高度相關性。
- 介入成效對比:連續 6 週補充 PS128 可有效抑制 M1 區域異常的 β-PSD,抑制率達 51.1%,與臨床一線藥物左旋多巴 (46.2%) 及深部腦刺激術 (DBS, 50.2%) 在統計學上具備同等療效。
- 調節機制:此結果證實口服益生菌具備調節中樞神經電生理活動的能力,展現了非侵入性療法在神經調控中的可行性。
2. 藥效動力學之長效穩定性 (Overcoming Motor Fluctuations)
- 常規療法侷限性:左旋多巴 (Levodopa) 受限於短半衰期,易導致藥效波動 (Motor fluctuations);DBS 則依賴即時電刺激,其神經抑制效應在電刺激停止後即刻消失。
- PS128 之調節優勢:PS128 展現了卓越的長期神經調節穩定性。儘管需兩週之誘導期,但其產生的皮層波形正常化效應不隨單次劑量代謝而消失,能提供更穩定、長效的神經生理穩態。
3. 組合療法之協同效應與治療窗期(Therapeutic Window)擴大
- 協同治療效應:當 PS128 與左旋多巴或 DBS 併用時,對異常β頻段振盪的抑制率可提升至約 70%,顯著優於單一療法。
- 生物路徑互補:相較於傳統組合「左旋多巴 + DBS」約 58% 的抑制率,PS128 表現出更強的加乘潛力。這顯示 PS128 透過腸腦軸線調節的路徑與傳統多巴胺補充機制具備互補性,能有效優化治療效果。
4. 多巴胺能神經元保護與單胺類代謝優化
- 神經保護定量分析:在 6-OHDA 誘導的高度神經毒性環境下,PS128 組在紋狀體 (Striatum) 與中腦 (Midbrain) 分別保留了 22.3% 與 9.9% 的酪胺酸羥化酶陽性 (TH+) 神經元,顯著優於對照組的極度損失。
- 代謝率調節:PS128 顯著降低了大腦多巴胺與去甲腎上腺素的周轉率 (Turnover rates)。此機制有助於減少神經傳導物質的過度代謝,提高殘存多巴胺能神經元的功能效率。
5. 行為學改善與神經電生理之功能相關性
- 運動功能復原:步態測試 (Stepping test) 與曠野實驗 (Open field test) 數據證實,PS128 能顯著緩解 PD 模型大鼠的運動缺失 (Akinesia) 並提升自發性運動能力。
- 量化相關性分析:行為學指標的改善程度與 M1 皮層 β-PSD 的抑制水平呈現高度正相關,證實了 PS128 是透過優化神經生理振盪進而改善臨床運動表現。
科學意義與未來展望
本研究揭示了特定精神益生菌株PS128對帕金森氏症具備多靶點的調節作用,包含抑制病理性震盪、抗氧化、抗發炎及神經保護。這不僅證實了微生物組介入能達到與精密侵入性手術相近的神經生理調控成效,也打破了益生菌僅能改善腸道健康的傳統認知。
隨後的臨床轉譯研究應聚焦於確定 PS128 在人體中的最佳劑量與長期介入的安全性。預期 PS128 將發展為 PD 標準化治療的輔助處方,透過「組合療法」擴大治療窗期,減緩疾病進程,並為患者提供更具續航力的症狀管理策略。