《科學》關鍵發現：讓人癡呆讓人傻，這些小東西要擔責

▎藥明康德內容團隊編輯

此時此刻，我們身體中有數萬億的微生物正在繁衍生息，這些腸道微生物的存在也對人體有著潛移默化的影響。不少研究已經發現，它們的代謝產物、種群豐度，甚至不同微生物的組成比例都可以改變人體的生理過程。

許多頂級期刊已經介紹了腸道微生物的神奇功能，比如去年《自然》的一項研究指出，我們吃到肚子里的食物不僅會被人體吸收，腸道微生物同樣也會分一杯羹，而它們代謝出的脂肪酸酰胺會刺激特定感覺神經元，提升運動的欲望。此外，也有研究指出腸道微生物可以分解人體消化不了的膳食纖維，為我們提供一些所需的分子。

圖片來源：123RF

但腸道菌有好也有壞，不同種群間的穩態對實現這些益處非常重要，一旦種群平衡打破，有害菌比例上升，我們的生理功能就將受到負面影響。這并非危言聳聽，《科學》的一項新研究就發現，腸道微生物可以通過產生短鏈脂肪酸等化合物，影響大腦的免疫功能，長此以往使得大腦受損，患阿爾茨海默病等神經退行性疾病的風險升高。

研究中，作者設計了一批特殊的基因改造小鼠，這些小鼠會表達突變形式的tau蛋白，隨著蛋白的積累會導致小鼠的神經元損傷和大腦萎縮現象。此外，小鼠還攜帶APOE4基因突變體，這會使個體患阿爾茨海默病的風險提升三至四倍。

這些改造小鼠有一部分出生起就生活在無菌的環境中，也不會擁有和獲得腸道菌。大約40周后，這些小鼠的優勢就展現了出來，與擁有正常腸道微生物的小鼠相比，它們大腦受到損傷竟然要更少。

當改造小鼠出生后暴露于正常環境下時，一段時間就會擁有正常的腸道微生物群。研究者在大約2周的時候，給予了小鼠抗生素處理，這會永久性地改變小鼠的微生物組成。對雄性小鼠來說，這種處理方式同樣可以幫助它們在未來減少神經性損傷。這種抗生素處理對沒有擁有APOE4突變的小鼠更有效，研究者推測APOE4帶來的負面作用抵消了部分好處。

▲腸道微生物產生的短鏈脂肪酸是神經退行性疾病發生的重要誘導因素（圖片來源：參考資料[2]）

不過，研究者并沒有觀察到雌性小鼠可以從中受益的現象。“許多研究已經發現，雄性與雌性小鼠的免疫細胞在面對刺激時會產生不同反應，”研究的通訊作者David Holtzman教授表示，就像開始提到的，大腦疾病的發生也與大腦免疫失常具有聯系。

在進一步的分析中，研究者發現特定的腸道微生物在代謝后會產生三種特殊的短鏈脂肪酸，這些分子進入血液后可以激活免疫細胞，隨著循環系統，大腦中的免疫細胞也會產生異常損傷大腦組織。

這三種短鏈脂肪酸的水平在抗生素處理的小鼠中都會顯著下降，而那些沒有腸道菌的小鼠甚至都檢測不到這些分子。作者嘗試選取了一些在無菌環境中成長的小鼠，然后給它們注入了一些短鏈脂肪酸，結果一段時間后小鼠的大腦免疫細胞被過度激活了，接著就出現了tau蛋白相關的損傷標志。

這些結果也為預防和治療神經退行性疾病提供了新的見解，Holtzman教授表示：“如果從基因層面來說，小鼠注定會患上神經退行性疾病，那么在它們產生損傷跡象之前，能否通過操縱腸道微生物預防或減緩神經疾病的發生就很關鍵，”這些操縱方法包括抗生素、益生菌和特殊飲食，如果有效，人類可能也可以使用這些方式遠離神經退行性疾病。

參考資料：

[1] Gut bacteria affect brain health, mouse study shows. Retrieved January 12, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/976371?

[2] ApoE isoform– and microbiota-dependent progression of neurodegeneration in a mouse model of tauopathy. Science (2023). DOI: 10.1126/science.add1236