一項迷人的新研究對我們腸道中數万億的微生物如何影響我們的大腦健康有了更多的了解。動物研究發現，被設計為患阿爾茨海默氏症的小鼠在沒有腸道細菌的情況下發展出的神經退行性症狀明顯減少，這表明微生物組可能在神經退行性疾病的發展中發揮關鍵作用。

2017年發表的一項具有里程碑意義的研究報告稱，小鼠的腸道細菌和與阿爾茨海默病有關的一種有毒蛋白質的積累之間存在一種奇怪的關係。該研究發現，被設計成產生澱粉樣蛋白斑塊的小鼠在被培育成不攜帶腸道細菌時顯示出較少的大腦澱粉樣蛋白聚集。

在這項研究之後，這項新的研究對微生物組和tau積累之間的關係進行了調查，tau積累是阿爾茨海默病的另一個主要致病標誌。該研究還調查了在有和沒有腸道微生物組的小鼠之間可以檢測到的神經變性的實際差異。

第一項測試研究了從出生起就在完全無菌環境中飼養的小鼠。這些動物被稱為無菌小鼠，它們在生長過程中沒有形成任何種類的腸道微生物組。當被設計成表達大量tau蛋白時，這些無菌小鼠被發現在40週齡時與在正常條件下飼養的動物相比，神經退行性明顯減少。

下一個測試是對正常飼養的小鼠給予強劑量的抗生素，以消除其兩周歲時的微生物組。這裡事情開始變得有點複雜，動物之間基於性別的差異變得明顯。

當雄性小鼠在兩周大時被給予抗生素，它們在40周大時的腦損傷比預期的要小。然而，雌性小鼠並沒有顯示出類似的保護作用，抗生素並沒有減少40週時的腦損傷水平。

這項研究的資深作者大衛-霍爾茨曼說：”我們已經知道，從對腦腫瘤、正常大腦發育和相關主題的研究中，男性和女性大腦的免疫細胞對刺激的反應非常不同。因此，當我們操縱微生物組時看到了反應的性別差異，這並不非常令人驚訝，儘管很難說這對患有阿爾茨海默病和相關疾病的男性和女性意味著什麼。”

根據先前研究的線索，研究人員還考察了幾種特定的腸道細菌代謝物對神經退行性的影響。主要關注的是短鏈脂肪酸（SCFA），如乙酸鹽、丁酸鹽和本酸鹽。

当这些代谢物被添加到无菌小鼠的饮用水中时，这些动物随后出现了显著水平的神经退行性。但下一个谜团是，当关键的脑部免疫细胞没有携带响应这些特定代谢物的受体时，这些SCFA如何能够引发神经炎症。

在這裡，研究人員假設可能發生了一種連鎖反應，外周循環免疫細胞被SCFAs激活，然後隨後在大腦中觸發免疫活動。而這一機制可能是腸道細菌如何在觸發神經退行性方面發揮作用的。

當然，這些發現離給我們提供具體的見解還有幾年時間，我們可以通過治療性地操縱微生物組來治療神經退行性疾病。簡單地減少產生這些SCFA的腸道細菌的水平是不可行的，因為這些代謝物對其他健康的生理功能至關重要。事實上，最近的一項高血壓研究發現，旨在增加腸道SCFA生產的工程纖維補充劑可以有效降低一個人的血壓。

霍爾茨曼仍然相信，可能有辦法操縱微生物組並減緩，甚至防止神經變性。但在找到一種經證實的阿爾茨海默氏症的益生菌治療方法之前，我們肯定還有很多東西需要學習。

“我想知道的是，如果你把遺傳上註定要發展成神經退行性疾病的小鼠，在動物開始出現損害跡象之前就操縱微生物組，能減緩或防止神經退行性嗎？”霍茲曼推測。”這將相當於在中年晚期開始治療一個認知能力仍然正常但處於發展障礙邊緣的人。如果我們能夠在神經退行性首次變得明顯之前，在這些類型的遺傳敏感的成年動物模型中開始治療，並證明它是有效的，這可能是我們可以在人身上測試的那種東西。”

這項新研究發表在《科學》上。