腸道菌群對於健康的重要性一直被強調，前有報導可以透過改變腸道菌群養成 “瘦子體質”，後有透過腸道菌群改善脂肪肝及多器官健康的報導，可見，“萬能的腸道菌群”已經在多方面得到證實。那麼腸道菌群與阿爾茲海默症之間是否也存在某些關聯呢？

最近，一篇發表在Brain的題為Microbiota from Alzheimer’s patients induce deficits in cognition and hippocampal neurogenesis的文章，首次證實了腸道微生物群在阿爾茨海默病中的因果作用，阿爾茨海默氏症的症狀可以透過腸道微生物群轉移到健康的年輕生物體上。

 

該研究招募了阿爾茨海默病（AD）患者 ( n = 69)和認知健康對照者( n = 64)，將他們糞便中的微生物移植到大鼠中。大鼠在使用抗生素7天后，隨機分為兩組，接受來自對照組和AD組的腸道微生物。之後收集糞便進行16S微生物組學和生物資訊學分析，並進行行為學測試等。

首先，該研究對69名健康對照者和64名AD病患者的血漿及腸道菌群進行評估，發現AD患者全身炎症增加,並且在AD患者腸道中，與促炎相關的微生物丰度增加，而產生有益代謝物微生物較少。為了進一步瞭解這些變化是否與AD患者的臨床狀態相關，將簡易精神狀態評分（MMSE）與腸道菌群的變化相關聯，發現MMSE與腸道菌群特徵之間存在顯著的相關性，也就是說阿爾茲海默症與腸道菌群之間存在因果關係。

 

https://doi.org/10.1093/brain/awad303

為了探究這種因果關係，研究者將健康者和AD患者的糞便樣本移植到成年大鼠體內，移植前透過抗生素處理去除大鼠腸道原有的微生物。在移植後的10天和59天對糞便和腸道健康等進行了分析。平均40 %分類單位的微生物植入受體大鼠，78個菌屬在受體大鼠中發生了顯著變化。與原始微生物群相比，植入AD患者糞便的大鼠顯示出比大對照組大鼠更顯著的微生物屬的變化，並且差異較大的菌屬與MMSE評分有關。為了進一步闡明AD腸道微生物群是否誘導健康老鼠胃腸道的病理生理過程，研究者評估了糞菌移植後大鼠腸道的健康狀況。結果表明，植入對照組的微生物後，大鼠結腸組織中促炎細胞因子基因表達無明顯差異，未發生胃腸道區域性炎症事件。而植入AD患者微生物的大鼠表現出糞便含水量和攝入量的顯著增加以及結腸長度的減少、結腸粘膜損傷等症狀，表明AD患者腸道微生物群對結腸功能的特定影響。

 

https://doi.org/10.1093/brain/awad303

為了研究腸道微生物群與AD症狀的關聯，研究人員進一步評估了糞菌移植後大鼠的行為學表現，以評估記憶表現和其他阿爾茨海默病相關併發症。結果發現，植入AD菌群的大鼠對熟悉和新奇位置的辨別能力顯著受損，在其他記憶表現任務中也得到相似結果，並且表現出長期空間記憶受損。總的來說，來自AD患者的腸道微生物群的存在促進了與AD臨床症狀相關的認知缺陷，並損害了受體大鼠成人海馬神經發生（AHN）依賴的記憶表現。

 

https://doi.org/10.1093/brain/awad303

進一步透過檢測新生神經元的存活情況，發現與對照組受體大鼠相比，AD組受體大鼠新生神經元的存活減少，而這些新神經元已被證明有助於記憶的能力。為了深入瞭解可能導致阿爾茨海默病定植大鼠記憶缺陷的機制，研究者進一步使用細胞進行了3D重建，以評估其樹突的複雜性。發現與對照組受體大鼠相比，觀察到AD定植大鼠的樹突複雜性顯著降低。資料表明，從AD中轉移的腸道微生物群負向影響成年出生的神經元的存活和樹突分支。

另外，該研究透過體外神經發生實驗來研究AD的系統環境如何調節海馬神經發生。將人胚胎海馬祖細胞（HPCs）暴露於對照受試者和阿爾茨海默病患者的血清中，並測定了表達神經幹細胞增殖、分化和程式性細胞死亡標誌物的細胞百分比。結果表明，阿爾茨海默病患者血清降低了HPCs的增殖分化能力並且損害神經元分化。值得注意的是，將這些觀察結果與阿爾茨海默病患者的臨床表型聯絡起來。發現特定細菌屬與神經發生標誌物相關聯，也與MMSE評分高度相關，表明神經發生受損可能是腸道微生物群組成改變與阿爾茨海默病認知障礙之間的聯絡。

最後，為了更好地瞭解是哪些因素可能觸發AD患者腸道菌群轉移對記憶和相關行為的影響，進一步將對照組和AD定植大鼠的盲腸內容物和海馬組織進行了非靶向代謝組學分析。結果顯示，盲腸內容物的13個代謝物和海馬組織中的3個代謝物，在AD患者植入大鼠與對照定植的大鼠差異顯著。包括組氨酸、色氨酸代謝物等代謝物的增加，這些都與AD症狀發生有關。

總的來說，該研究發現揭示了阿爾茨海默病的症狀可以透過腸道微生物群轉移到健康的年輕生物體中，證實了腸道微生物群在阿爾茨海默病中的因果作用。科學家們正在努力制定策略，透過探索腸道微生物群如何對飲食和運動等生活方式的影響做出反應，促進健康的大腦衰老和推進阿爾茨海默氏症的治療。

參考文獻：https://doi.org/10.1093/brain/awad303

來自： 生物谷