肠道细菌可逆转衰老? 肠-脑轴又有新发现

2021
08/20

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殷其雷 / 健康界
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长生不老将不再是梦?

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“肠-脑”轴近年来在学界掀起了研究热潮,隐藏在“一根直肠通大脑”背后的科学道理已经被众多研究所证实。

人体胃肠道中的微生物种类和数量都十分巨大,胃肠道独特的环境为这些细菌提供了优沃的生长环境,但肠道微生物们并不仅仅满足于掌握胃肠道这一方天地,而是将手伸向了坐镇人体的中枢——大脑,研究表明,肠道菌群不仅与人类的情绪和行为息息相关,还在自闭症、焦虑症、肥胖、帕金森、阿尔兹海默等疾病中扮演着重要角色,因此,有人将肠道菌群称作“第二大脑”。

图1 肠-脑轴

衰老是人体必经的生理过程,随着年龄的增长,我们的大脑功能逐渐衰退,认知能力也随之下降。同时,相比于年轻人,老年人群的肠道菌群也发生了较大的变化,先前已经有相当多的研究证明了肠道菌群与学习能力和记忆能力有关,但是衰老相关的认知能力与肠道菌群是否有关系呢?

老龄大鼠肠道菌群让幼鼠“早衰”

Aging杂志上曾经发表过一篇题为Age-related shifts in gut microbiota contribute to cognitive decline in aged rats的研究,在动物实验中证明,将老年宿主的肠道菌群移植给年轻宿主,会对年轻宿主的认知能力造成影响。

该研究中比较了年轻大鼠和老龄大鼠微生物群之间的差异,发现老年大鼠肠道微生物群的多样性明显低于年轻大鼠,微生物群落的组成也并不相同,例如,老龄大鼠肠道内的拟杆菌相对丰度下降,而厚壁菌的相对丰度则显著高于年轻大鼠。

图2 DOI:10.18632/aging.103093

之后,作者采用粪便移植的方式,将老龄大鼠的粪便移植给了年轻大鼠以重建年轻大鼠的肠道微生物群,移植2个月后,年轻的受体小鼠(3月龄)的微生物菌群特性和老龄大鼠(24个月)相似。微生物群的变化也让年轻大鼠的认知能力,尤其是记忆力受到了损害,向老龄大鼠靠拢。

而这种老化不仅表现在行为上,还表现在大脑结构和功能的变化中,粪便移植后的大鼠特定大脑区域的神经元功能活动下降,神经突触间隙增宽、密度减小、突触素的表达降低,这些都与老龄大鼠比较一致。

年轻小鼠肠道菌群促进“老”鼠“返老还童”

这篇文章实锤了将老龄宿主的肠道菌群可以让年轻宿主的大脑功能发生老化,那么,年轻生物的肠道菌群是否能够逆转老龄生物的衰老?近日,来自爱尔兰科克大学的研究人员在Nature子刊Nature Aging上发表了一篇题为Microbiota from young mice counteracts selective age-associated behavioral deficits的研究,针对这个问题进行了深入探索。

图3 DOI:https://doi.org/10.1038/s43587-021-00093-9

作者将3~4月龄小鼠的粪便移植到了19~20月龄的小鼠身上:他们收集了年轻小鼠的粪便,并制备成粪便匀浆,通过喂食管喂食给老龄小鼠,小鼠在试验前3天每两周口服一次粪便匀浆,之后每周口服2次。4周后,他们对小鼠的肠道菌群进行了检测,发现老龄小鼠的微生物的组成显示出了与年轻小鼠相似的特性,证明粪便移植是成功的。

之后,作者检测了粪便移植引起的小鼠免疫系统的变化,对接受年轻小鼠粪便移植的老龄小鼠肠系膜淋巴结中的免疫细胞的研究显示,粪便移植对于免疫衰老有一定的调节作用,免疫系统中的T细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞等细胞类群的比例均发生了一定的变化,这也影响了某些细胞因子的分泌,总之,接受移植后的老龄小鼠的免疫系统变得更加“年轻”了。

除此之外,接受粪便移植的老龄小鼠与认知相关的海马体区域也发生了变化,在代谢组和转录组的特征方面均和年轻小鼠更加相似,海马体的变化也促使了行为的变化,这些老龄小鼠与正常的同龄小鼠相比,在学习能力、记忆能力方面有了提升。

这篇研究证明,粪便移植不仅可以恢复老龄小鼠的肠道相关免疫功能,还可以减弱与年龄相关的认知行为的损伤,将来,肠道菌群或许可以成为治疗与年龄增长引起的海马体功能下降导致的疾病的潜在治疗靶点。

本文介绍的两篇研究可以说相映成趣,肠道菌群对于人体大脑和免疫功能的影响确实值得重视,而背后的神奇机制也还有待进一步研究,这些在动物身上进行的试验究竟在人体上是不是同样适用目前也是未知数,但无论如何,这项研究还是带来了希望。

参考文献:

1、 Li Y, Ning L, Yin Y, et al. Age-related shifts in gut microbiota contribute to cognitive decline in aged rats. Aging (Albany NY). 2020;12(9):7801-7817.

2、 Boehme, M., Guzzetta, K.E., Bastiaanssen, T.F.S. et al. Microbiota from young mice counteracts selective age-associated behavioral deficits. Nat Aging 1, 666–676 (2021).

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关键词:
肠脑轴,肠道菌群,衰老

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