早在地球還是一片混沌之時,微小的細菌就已成為了這個星球最早的原住民。這些“骨灰級”的時間旅者,歷經無數世代的繁衍,如今在我們體內建立起了一個巨大的“微觀王國”——腸道菌群。長久以來,我們視它們為消化道的配角,處理食物殘渣的打工人。
但,最近日本研究團隊的最新發現徹底改寫了這個劇本:這些古老生命能通過人為“改善”,從而給腦部傳遞關鍵的神經“鎮靜劑”——GABA(γ-氨基丁酸),影響我們的大腦健康和功能,改善我們的認知衰老!
或許,保持大腦年輕的鑰匙,就藏在這一直被忽視的微小世界中?
兩位重要角色
先來認識下大腦中的兩位重要角色:γ-氨基丁酸(GABA)、同型肌肽 (Homocarnosine)。
先說前者,GABA是大腦中主要的“剎車”系統,負責抑制神經興奮,緩解我們的焦慮情緒,讓我們保持冷靜、專注。
而同型肌肽則是由GABA和組氨酸通過肽鍵連接形成的一種大腦特異性GABA相關肽,在海馬體(記憶中樞)等區域有著較高含量。它在維持突觸功能、保持神經遞質穩定及保護神經中有著重要的作用[2]。
圖注:同型肌肽結構式
但這卻有個殘酷的現實:隨著年齡的增長,我們大腦的額葉和后部GABA濃度會逐漸降低[3]。而GABA水平不足,會引發神經元過度興奮,導致神經系統不穩定。身體開始出現焦慮、抑郁甚至癲癇等多種癥狀,嚴重的甚至會引發阿爾茲海默癥[4],加速認知衰老。
圖注:左圖表示隨著年齡上升,大腦GABA含量逐漸下降。右圖則是前額葉GABA水平與認知功能(MoCA)之間的關系
怎么補?
老了GABA水平不足……那來補點GABA?
目前學術界認為大腦GABA主要由神經元依賴谷氨酸脫羧酶(GAD)途徑自主合成[5],一旦這條路子受損,大腦可能會面臨無GABA可用的局面。外源補充呢?很可惜,因為血腦屏障的緣故,口服GABA的生物利用度(進入血液的比例)也僅有9.8%(動物實驗) [6]。
圖注:谷氨酸脫羧酶(GAD)催化L-谷氨酸(l-Glu)轉化為γ-氨基丁酸(GABA)的反應過程
正當科學家們對這高墻束手無策,感嘆大腦的油鹽不進開始發愁時,突然靈光一閃,一個新的想法由此誕生:既然補不進大腦,不如讓腸道菌群搞個“反向傳輸”,通過腸腦軸,給菌喂點GABA,把GABA通過間接途徑送到大腦去?
并沒有采取簡單粗暴,直接投喂GABA的策略,科學家們給菌群挑選了兩種特供食物:低聚果糖(FOS,細菌的優質口糧)以及曲霉來源的酶 (蛋白酶AP和脂肪酶AL,幫助分解腸道里未消化的食物,給細菌提供更多養料)。目的是通過益生元調節腸道菌群,促進“內源性”GABA的產生。
結果出爐!經過兩種食物投喂后,鼠鼠盲腸里的GABA濃度均出現升高(尤其是AL組),各個腦區的結果更是顯示,FOS 和酶的補充增加了大腦皮層和海馬體中的GABA濃度,同時提高了海馬體(記憶中樞)中的同型肌肽水平。
圖注:FOS 指的是低聚果糖、AL 指的是曲霉來源脂肪酶、AP 指的是曲霉來源蛋白酶
看來這條路子真的有效……加點腸道菌群特供糧,居然真的能讓遠在天邊的大腦中GABA和同型肌肽水平跟著漲?這中間到底發生了什么?
菌群養成計劃!
顯然真正的幕后推手另有其人。科學家們把目光聚焦到了腸道里那群數量龐大的微生物上。畢竟改變了它們的伙食,它們的生活狀態乃至種群結構能沒點變化嗎?
分析了小鼠腸道微生物群落的β-多樣性(不同樣本之間的菌群構成有什么區別)后,結果一目了然——經過FOS、AL、AP投喂的小鼠,其腸道菌群結構均發生變化,表現出與對照組不同的群落構成。
圖注:未加權側重于不同樣本間微生物物種類型的差異,而加權表示在物種類型差異的基礎上,還考慮了這些物種在樣本中的相對豐度差異
除了組間差異,FOS組在菌群內部的α-多樣性(衡量一個樣本里物種的豐富度和均勻度)也出現變化。結果表明,FOS 的攝入可以選擇性地促進某些特定菌的生長,同時抑制了其他菌群的繁殖,FOS 組的腸道菌群內部豐富程度出現降低。
圖注:或許FOS 對腸道菌群的組成具有更強的選擇性塑造作用
而且在補充了低聚果糖(FOS)的小鼠腸道中,有幾類細菌成為了顯著的受益者:Parabacteroides(擬桿菌屬,參與能量供應和腸道環境調節[7])、Akkermansia(艾克曼菌屬,維持腸道健康)、Muribaculum菌(參與碳水化合物代謝[8]) ,它們的豐度均出現增加。
圖注:相比對照,FOS組中這幾個菌屬對應的箱體(代表了大部分數據的分布范圍)和中位線都明顯抬高
這些細菌數量的增加,似乎與我們最終關心的結果——GABA和同型肌肽水平的升高緊密相關。熱圖表明,Parabacteroides, Akkermansia, 和 Muribaculum 這些菌屬的豐度與這些神經化學物質的水平之間對應的位置大多呈紅色,表明它們有明顯的正相關關系。
圖注:上側為不同位置的GABA以及同型肌肽水平,左側為不同菌落
換句話說,這些細菌越多,腸道和大腦中的GABA及同型肌肽水平大概率也越高。
與此同時,科學家們也發現了一些被顯著抑制的三個菌屬—Blautia(布勞特氏菌屬,生成短鏈脂肪酸,調節免疫[9])、Colidextribacter (厚壁菌門,肥胖標志物[10])和 Acetatifactor(厚壁菌門,與肥胖、代謝紊亂相關[11]) 。
圖注:這三個菌屬在所有三個干預組(FOS, AL, AP)中的箱體和中位線都顯著低于對照組
在熱圖中,Blautia, Colidextribacter, 和 Acetatifactor 這些菌屬所在的行,與GABA及同型肌肽指標交叉的位置,則大多呈藍色。這表示它們的豐度與這些指標的水平之間存在顯著的負相關關系。這些細菌越少,GABA和同型肌肽的水平反而越高。
圖注:上側為不同位置的GABA以及同型肌肽水平,左側為不同菌落
最后總結,低聚果糖與特定的酶,能通過增加與GABA生成正相關的菌群,減少與其負相關的菌群,來精確調控腸道菌群的組成,從而實現對大腦神經化學物質水平的調控……所以補點FOS和AL、AP,對于我們提升認知,似乎也說得通?
能和菌群吃一樣的東西嘛?
但還有個問題,我們日常生活中當然不能跟腸道菌群一樣,直接吃低聚果糖以及酶,那有什么食物來源嗎?有個好消息是,低聚果糖 (FOS)存在于我們身邊的很多食物中,比如常見的洋蔥、大蒜、香蕉(尤其是稍生一點的)、黑麥等等[12]。
圖注:常見食品中低聚果糖(FOS)的含量(%為鮮重百分比)
至于聽起來有點學術的曲霉酶,它們其實是發酵食品中的常客,在制作醬油、豆豉、味增等過程中都有它們不可或缺的功勞。我們可以選擇一些經過可靠發酵工藝生產的食品,來改善腸道環境,不過相比天然植物來源的FOS……這個還是慎選。
而其中最值得一提的是,低聚果糖(FOS)顯著增加了AKK這個明星益生菌的數量。更重要的是,AKK的豐度與大腦GABA和同型肌肽水平的提升呈正相關。
而AKK在近年來也備受關注,它被認為在維持腸道屏障、調節代謝和免疫方面扮演重要角色。這項研究進一步暗示了它在“腸腦軸”通訊中也可能是一位關鍵參與者!
時光派點評
所以,“腸腦相通”絕非空談!與其死磕怎么把GABA直接送到大腦,不如花點心思,好好培養你腸道里的小小生態圈,才是真正的抗衰妙招。
也許你家廚房里的大蒜、香蕉,可能比補劑更對這群微生物的胃口,畢竟,誰能拒絕一個用食物“收買”腸道菌群,從而給大腦抗衰的劇本呢?
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