隨着年齡的增長，我們的大腦運轉速度會變慢。你可能會忘記把眼鏡放在哪裏，或者在學習新技能時遇到困難。現在，有科學家從小鼠實驗中看到了扭轉這種衰老趨勢的希望。近日發表在《自然·衰老》上的一項研究表明，移植年輕小鼠的腸道菌群給老年小鼠，能抵消小鼠大腦中與衰老相關的特定改變。
來自愛爾蘭科克大學APC微生物組研究所的研究人員通過糞菌移植的方式將年輕小鼠的腸道菌群移植給老年小鼠，發現老年小鼠的部分大腦和免疫系統功能得到了恢復。研究人員認為，來自年輕個體的微生物群落可能對老齡宿主產生有益的影響。
儘管結果令人振奮，APC微生物組研究所首席研究員約翰·克萊恩（John Cryan）提醒說：「這項研究還處於早期階段，要想把這些發現轉化為人類健康服務，還需要做更多的工作。」
腸道菌群：你的另一個器官
你能想像，居住在你體內的微生物的細胞總數比人體細胞還要多嗎？這些微生物與人類共同生活了數十萬年，它們分佈在人體體內和體表各處，影響着人體的許多生理過程。其中，腸道菌群，也就是寄居在人體腸道內的微生物群落，是近年來微生物學、醫學、基因學等領域的研究焦點之一。最近的一系列研究發現，這些腸道微生物能與大腦產生奇妙的關聯，而作用的途徑就是「腸腦軸」（gut-brain axis）
腸腦軸指的是腸道與大腦間的雙向生化信號通路，包括中樞神經系統、神經內分泌和神經免疫系統中的多種複雜相互作用。而腸道菌群的代謝物中包括一些神經活性分子，例如色氨酸前體和代謝物、血清素、γ-氨基丁酸和兒茶酚胺等，這些代謝產物可以與腸道自主神經突觸發生作用，從而最終影響到大腦狀態。在2019年的一項研究中，研究人員將自閉症患者的腸道菌群移植到無菌小鼠的腸道中，誘發了小鼠的自閉症行為。科學界對腸道菌群的重要作用已有清晰認識，也許我們不應該把腸道菌群僅僅視作一種寄居在我們身上的外來物，在功能上，它們更接近於一種內分泌器官。
腸腦軸影響我們生活的方方面面
而無論腸道菌群還是大腦，都會隨着我們的衰老而發生改變，進而影響到我們的認知、代謝、免疫等功能。大腦的衰老影響尤為明顯，在這個過程中我們的認知能力會衰退，記憶力、空間學習能力和注意力都會下降，嚴重時可能導致神經退行性疾病。考慮到全球人口的老齡化趨勢，如何制定策略來維持大腦在衰老過程中的健康功能，成為醫學界面臨的一項挑戰。
儘管通過大腦移植來讓大腦變得年輕聽起來還是太過科幻，但腸道細菌移植卻是真實可行的技術。考慮到腸道細菌和大腦的複雜作用，科學家不免會好奇，更年輕的腸道細菌會不會重塑出一個更年輕的大腦？
年輕的糞便，年輕的大腦
這份好奇正是驅動克萊恩和他的團隊進行研究的動力。此前已有研究人員利用非洲鱂魚進行過實驗，將幼魚的腸道菌群移植進入中年魚體內，延長了中年魚的壽命並延緩了其行為衰退。而克萊恩想知道，以上結論能否在哺乳動物身上重複出來。
「2017年，我的團隊發現，老年小鼠的微生物群、免疫系統和行為都發生了變化。2019年，我們又向前邁進了一步，證明富含益生元菊粉的以微生物為目標的飲食可以減輕中年大腦衰老的影響，」克萊恩說，「但是目前我們並不清楚微生物群本身和延緩大腦衰老與否之間的因果關係，而這正是我們最新研究的重點所在。」
為了驗證猜想，研究人員從3到4個月大的年輕小鼠身上提取了糞便樣本，並將它們餵食給20個月大的小鼠（以小鼠的標準來看，它們已經很老了）。糞便中富含腸道菌群，因此餵食糞便是實現腸道菌群移植的有效方法。研究人員每周給老年小鼠餵食兩次，持續8周。而在對照組中，老年鼠接受來自老年老鼠的糞菌移植，年輕的小鼠接受來自年輕小鼠的糞菌移植。
研究人員注意到，獲得了年輕小鼠腸道菌群的老年小鼠，其腸道菌群開始變得與年輕小鼠的相似。常見的腸道微生物腸球菌在老年小鼠體內變得更加豐富。
老年小鼠的大腦也發生了變化，其海馬體中小膠質細胞與年齡相關的改變得到恢復。小膠質細胞對於調節認知、支持神經可塑性和對包括細胞因子在內的各種信號作出反應有着重要作用。這意味着，接受了糞菌移植的老年小鼠的海馬體變得與年輕小鼠的更為相似。研究人員表示，這部分老年小鼠也學會了更快地走迷宮，更好地記住了迷宮的佈局。而在對照組的小鼠中則沒有發現這些影響。
研究人員還發現，接受糞菌移植後，老年小鼠的短鏈脂肪酸代謝發生變化，而短鏈脂肪酸參與調節免疫細胞功能、腸腦通信和衰老。研究人員推測，這些腸道微生物代謝產物跨過了血腦屏障而對海馬體代謝產生影響。
這些結果表明，將年輕小鼠的腸道菌群移植到老年小鼠體內，可以減輕與衰老相關的行為缺陷。克萊恩表示，為促進健康老齡化，腸道菌群或許有作為治療靶標的潛力。然而他並不希望人們過度解讀這項研究。「我們不提倡那些想恢復大腦活力的人去嘗試糞菌移植。」克萊恩說。研究仍然處在早期階段，未來的研究需要進一步闡明腸道微生物驅動這些變化、使衰老的大腦恢復活力的具體機制。
