Nat Aging：有味道的研究！如果吃“粪便”可以逆转大脑衰老，你原意吗？

2021年8月12日讯/生物谷BIOON/---随着你的年龄增长，你的大脑会经历功能退化。你可能会忘记你的眼镜放在哪里，或者难以掌握一项新技能。随着人口的老龄化，全球的关键挑战之一是制定保持健康的大脑功能的策略。如今，从啮齿类动物的实验中看到了希望，大脑功能退化的一些方面可以被逆转，但这需要肠道的帮忙。

在一项新的研究中，来自爱尔兰科克大学的研究人员以粪便的形式将肠道微生物从年轻的小鼠移植到年老的小鼠身上，可以让衰老的大脑时钟倒转。这表明肠道中的微生物可以逆转与衰老有关的大脑和认知功能的退化。这项突破性的研究开辟了一条潜在新的治疗途径，即基于肠道微生物的干预措施延缓大脑衰老和相关的认知问题。相关研究结果于2021年8月9日在线发表在Nature Aging期刊上，论文标题为“Microbiota from young mice counteracts selective age-associated behavioral deficits”。论文通讯作者为科克大学研究与创新副主任John F. Cryan教授。论文第一作者为Cryan实验室的Marcus Boehme博士、博士生Katherine E. Guzzetta和博士生Thomaz Bastiaansen。

人们越来越认识到肠道中的微生物对生理学和医学各个方面的重要性。我们肠道中的细菌影响着从我们的日常情绪到我们的整体健康的一切。肠道微生物组也在我们的生命过程中发生变化。但是，尽管一些研究已表明年轻的血液可以让年老小鼠出现返老还童的效果，但肠道微生物组对与年龄有关的衰退的影响还不清楚。

为了测试年轻的肠道微生物组是否能逆转衰老的迹象，这些作者从3至4个月大的年轻小鼠（相当于年轻的成年人）身上提取了粪便样本，并将其移植到20个月大的小鼠身上（按小鼠的标准来说，小鼠处于年老阶段，即年老小鼠）。他们用喂食管给年老小鼠喂食粪便泥浆，每周两次，持续8周。作为对照，年老小鼠接受了来自其他老龄小鼠的粪便喂食，而年轻小鼠接受了来自年轻小鼠的粪便喂食。

这些作者注意到的第一件事是，接受年轻小鼠肠道菌群的年老小鼠的肠道微生物组开始类似于年轻小鼠的肠道微生物组。例如，常见的肠道微生物肠球菌在年老小鼠的肠道中变得更加丰富，就像它在年轻小鼠中一样。

大脑中也有变化。年老小鼠的海马体---一个与学习和记忆有关的大脑区域---在物理和化学上变得与年轻小鼠的海马体更加相似。接受年轻小鼠粪便的年老小鼠也能更快地学会解决迷宫问题，并在随后的尝试中更好地记住迷宫的布局。在接受其他年老小鼠粪便的年老小鼠身上却没有看到这些效果。Cryan说，“这几乎就像…我们可以按下衰老过程的倒退按钮。”

然而，虽然将年轻小鼠的肠道微生物移植到年老小鼠体内可以使年老小鼠的大脑和免疫功能的多个方面恢复青春，但是这些年老小鼠在有些方面并没有出现明显的变化。例如，这些年老小鼠在许多类型的肠道细菌方面保持不变，而且它们并没有变得更有社会互动能力，这是令人吃惊的，因为在其他研究中已观察到肠道微生物组对社会互动的影响。

接受年轻小鼠的粪便移植并没有改善与年龄相关的生存减少，也没有改变小胶质细胞的形态。图片来自Nature Aging, 2021, doi:10.1038/s43587-021-00093-9。

不过，这个领域的一些科学家对此提出了一些质疑。比如，美国国家衰老研究所分子生物学家Arya Biragyn（未参与这项新的研究）说，他希望Cryan及其团队开展更多的实验，以显示年老小鼠的肠道微生物组确实发生了变化。他认为，由于Cryan团队在粪便移植后不久就检查了肠道微生物组的差异，因此没有办法知道新的微生物是否真地已经进入动物受者肠道，或者只是路过。

美国系统生物学研究所肠道微生物研究员Sean Gibbons（未参与这项新的研究）也指出，小鼠粪便移植领域仍然是一个复杂的领域。他说，虽然一些研究发现粪便移植似乎是有益的，比如，接受年老小鼠粪便移植的年轻无菌小鼠出现大脑海马体中神经发生增加，肠道生长增加。但是，至少有一项研究发现，将年老大鼠的粪便移植到年轻大鼠体内可以导致后者体内的促炎细胞因子和氧化应激水平增加，并导致后者的认知能力下降，而且这种认知能力下降可能是促炎细胞因子和氧化应激水平增加的结果。

Cryan教授说，“我们和其他的研究团队之前就已发现肠道微生物组在衰老和衰老过程中起着关键作用。这项新的研究有望在这个领域引发变革，因为我们确定肠道微生物组可以被利用来逆转与年龄相关的大脑退化。我们还观察到了改善学习能力和认知功能的证据。尽管这一进展非常激动人心，但是如今仍然处于早期阶段，还需开展更多的研究工作来了解这些发现在如何在人类身上进行转化。”

这项新的研究进一步证明了肠道微生物组在健康的许多方面的重要性，特别是在大脑/肠道轴上，大脑功能可以受到积极的影响。它为未来调控肠道菌群作为影响大脑健康的治疗靶点提供了可能性。

鉴于这项研究完全是基于啮齿类动物，Cryan本人也对过早地将研究对象转向人类持谨慎态度。尽管如此，他认为，这项研究还是带来了希望。“与你的基因组相比，你的肠道微生物组的好处是你可以改变它。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：
Marcus Boehme et al. Microbiota from young mice counteracts selective age-associated behavioral deficits. Nature Aging, 2021, doi:10.1038/s43587-021-00093-9.

Rochellys Diaz Heijtz et al. Young microbiota rejuvenates the aging brain. Nature Aging, 2021, doi:10.1038/s43587-021-00100-z.

New poo, new you? Fecal transplants reverse signs of brain aging in mice
https://www.sciencemag.org/news/2021/08/new-poo-new-you-fecal-transplants-reverse-signs-brain-aging-mice

Microbes turn back the clock as UCC research discovers their potential to reverse aging in the brain.
https://www.ucc.ie/en/news/microbes-turn-back-the-clock-as-ucc-research-discovers-their-potential-to-reverse-aging-in-the-brain.html