肠道微生物对大脑的影响「肠道微生物对人体健康的作用」

阿尔茨海默症健康周报2021年1-2月

1、肠道微生物组与健康衰老和长寿有关

2、这种脑细胞与肠道微生物组合作预防大脑炎症

3、母亲行为和肠道微生物群有关系

4、肠道微生物影响脑部疾病

5、遗传因素如何影响肠道菌群

近年来，肠道微生物研究已成为生物医学领域的研究热点之一。科学家们发现肠道菌群可能引发神经系统疾病，一系列在小鼠身上以及人类的初步研究表明：微生物可以触发或改变帕金森病、自闭症谱系障碍、阿尔茨海默病等疾病。通过调整微生物群的疗法可以帮助预防或治疗这些疾病。

本文梳理了2021年以来有关肠道微生物的进展研究，分享给大家！

肠道微生物组与健康衰老和长寿有关

随着个体年龄的增长，肠道微生物群变得越来越独特，与其他微生物群的差异越来越大，从成年中后期开始，这与人类共有的核心细菌属的丰度稳步下降相对应。这是美国西雅图市系统生物学研究所和华盛顿大学的研究人员在《自然-新陈代谢》（Nature Metabolism）上在线发表的"Gut microbiome pattern reflects healthy ageing and predicts survival in humans"的研究结果。

图据Nature Metabolism

该研究小组分析了三个独立队列中9000多人，年龄在18岁到101岁之间的肠道微生物组、表型和临床数据。研究揭示了独特的肠道微生物组特征，这与最近几十年的健康衰老和生存有关，这些特征与健康或不健康的衰老轨迹有关，进而预测老年人的生存率。这将对监测和改善一个人一生中肠道微生物群的健康状况具有重大的临床意义。（据Nature Metabolism）[1]

这种脑细胞与肠道微生物组合作预防大脑炎症

近日，由布莱根妇女医院领导的一个研究小组表明，特定的星形胶质细胞亚群可以起到相反的作用：根据肠道微生物的调节信号在脑内发挥保护性抗炎功能。这种新发现的抗炎途径于近期发表在《自然》（Nature）杂志。

该研究的通讯作者Francisco Quintana博士表示：“多年来，许多实验室已经确定了星形胶质细胞在促进神经系统疾病中的重要作用。但在这项研究中，我们首次证明这些细胞中至少一个亚群可以预防炎症。”

LAMP1 TRAIL 星形胶质细胞中的IFN-γ信号传导

图据Nature

研究人员使用了基因和蛋白质分析工具来鉴定这种新发现的星形胶质细胞亚群。LAMP1 TRAIL星形胶质细胞的形式，通过诱导促炎的T细胞死亡，帮助抑制中枢神经系统炎症。他们发现肠道微生物组可在体内循环并最终到达脑膜的细胞中诱导干扰素-γ的表达，从而促进星形胶质细胞的抗炎活性。研究人员表示，发现这种由肠道微生物控制的星形胶质细胞抗炎亚群，是了解中枢神经系统炎症及其调控的重要进展。它为神经系统疾病提供了新的治疗思路。（据Nature）[2]

母亲行为和肠道微生物群有关系

索尔克研究所（Salk Institute）的科学家们在一项新的研究中发现了一种大肠杆菌，当这种细菌生活在雌性小鼠的肠道中时，会导致它们忽视自己的后代。结果发表在2021年1月29日的《科学进展》(Science Advances)杂志上，显示了一种特定微生物与母亲行为之间的直接联系。

尽管这项研究是在小鼠身上进行的，但它进一步证明了肠道微生物对大脑健康很重要，可以影响发育和行为。索尔克研究所分子和系统生理学实验室主任Janelle Ayres说：“据我们所知，这是首次在动物模型中证明肠道微生物群对促进健康的母亲行为和母亲与后代之间的联系很重要。这增加了越来越多的证据，证明肠道和大脑有联系，微生物对调节它们所居住的宿主的行为很重要。”

图据Science Advances

在实验中，她和她的团队正在研究一组肠道中各有一株大肠杆菌的小鼠。拥有一种名为O16:H48 MG1655的大肠杆菌菌株的小鼠，母鼠的后代生长发育不良。Ayres说：“我们发现幼鼠的行为是正常的，母鼠的奶成分正常、健康，产奶量也正常。我们最终发现，这种特殊的细菌会导致母鼠不良的行为。母鼠忽视了它们的幼崽。”（据Science Advances）[3]

肠道微生物影响脑部疾病

2月3日，《自然》（Nature）简报推荐的一篇新闻稿“How gut microbes could drive brain disorders”（肠道微生物如何影响脑部疾病），讲述了科学家们在研究肠道微生物对脑部影响上的进展，以及遇到的困难和误解。

图据Nature

2006年，加拿大多伦多麦克马斯特大学（McMaster University）的神经科学家Jane Foster的团队研究两组小鼠：一组小鼠的肠道中有健康的微生物，另一组则缺乏微生物。他们注意到没有肠道细菌的小鼠似乎没有健康的小鼠那么焦虑。当放置在具有一些开放路径和一些围墙的迷宫中时，他们更喜欢裸露的路径。肠道中的细菌似乎正在影响小鼠的大脑和行为。

根据这一结果，Foster撰写了论文并投稿，很快就收到拒稿函。再投、再拒。“杂志编辑和审稿人认为这是造假的结果”。经过7次投稿、历时3年，这项研究才终于被接受发表。

今天，肠脑轴已经是神经科学会议的一大特点。在过去的十年里，数以千计的出版物显示，肠道中数以万亿计的细菌可能对大脑产生深远的影响，并且可能与一系列疾病有关。在笃信和质疑之间，科学的理解在步步深入，并且已经在一系列疾病研究中取得了显著进展。（据Nature）[4]

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1月18日，来自荷兰格罗宁根大学医学中心的研究人员在《自然遗传学》（Nature Genetics）上发表了题为Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition的研究成果，通过近2万个体的基因序列分析，发现了19个可遗传的细菌类群和31个影响菌群特征的基因座，其中乳糖酶基因（LCT）和岩藻糖基转移酶基因（FUT2）在塑造肠道生态系统中具有重要影响。

图据Nature Genetics

这项研究是第一个准确估计宿主遗传学对肠道微生物组的影响的研究，未来的研究可能会随着样本量的增加而识别出更多的遗传效应，这对于由细菌导致的疾病发展的诊断和治疗至关重要。（据Nature Genetics）[5]

参考文献

1、Wilmanski, T., Diener, C., Rappaport, N. et al. Gut microbiome pattern reflects healthy ageing and predicts survival in humans. Nat Metab 3, 274–286 (2021). https://doi.org/10.1038/s42255-021-00348-0

2、Liliana M. Sanmarco et al, Gut-licensed IFNγNK cells drive LAMP1 TRAILanti-inflammatory astrocytes, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-020-03116-4.

3、Lee, Y. M., et al. (2021) Microbiota control of maternal behavior regulates early postnatal growth of offspring. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abe6563.

4、Willyard C. How gut microbes could drive brain disorders. Nature. 2021 Feb;590(7844):22-25. doi: 10.1038/d41586-021-00260-3. PMID: 33536656.

5、Kurilshikov, A., Medina-Gomez, C., Bacigalupe, R. et al. Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition. Nat Genet 53, 156–165 (2021). https://doi.org/10.1038/s41588-020-00763-1

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