通过从幼鼠身上取出微生物群并将其移植到老老鼠体内,衰老对学习和记忆以及免疫损伤的许多影响是可以逆转的。
1895年,年满50岁的伊利·梅奇尼科夫越来越担心衰老。因此,这位俄罗斯诺贝尔奖得主科学家,也是免疫学的创始人之一,将注意力从免疫学转向老年学——这是他创造的术语。他着迷于肠道细菌在健康和疾病中的作用,并认为来自东欧部分地区的人活得更长,因为他们吃了很多含有乳酸菌的发酵食品。
虽然在当时很流行,但直到最近之前,科学家基本上忽视了将肠道微生物与健康衰老联系起来的理论。我们现在认识到数万亿细菌,即肠道微生物群,在调节健康和疾病方面的重要性。
近十年来,微生物群组成随着年龄的增长而变化,这一证据不断积累。2012年,我在科克大学学院的同事的研究表明,微生物群的多样性与晚年的健康结果有关,包括虚弱。
但是我们仍然不太了解微生物群对大脑老化的影响。
2017年,我们重新审视了梅奇尼科夫的想法,将它们置于大脑老化的背景下,并表明衰老诱导微生物群和免疫系统的变化,并与认知衰退和焦虑有关。
然而,这项研究,像许多在该领域,只显示了老化和这些因素之间的关联。它不能证明一件事导致了另一件事。
在随后的研究中,我们更进一步地表明,富含益生菌素(一种益生菌喂养肠道有益细菌)的微生物靶向饮食可以减轻中年小鼠大脑老化的影响。然而,目前还不清楚微生物群本身是否导致了大脑老化的减缓。
在我们最新的研究中,我们表明,通过从幼鼠身上取出微生物群并将其移植到老老鼠体内,衰老对学习和记忆以及免疫损伤的许多影响是可以逆转的。利用迷宫设计,我们表明,这种从幼鼠到老老鼠的粪便微生物移植导致老老鼠更快地找到一个隐藏的平台。
(加利卡数字图书馆/维基媒体)
上图:伊利·梅奇尼科夫认识到肠道微生物群对健康和长寿的作用。
免疫连接
衰老与身体所有系统(包括大脑)炎症的增加有关。很明显,免疫过程在大脑老化中起着关键作用,越来越强调特定免疫细胞——微胶质——的作用。
具有讽刺意味的是,这些细胞与梅奇尼科夫在19世纪后期在显微镜下可视化的细胞相同,尽管在其他组织中也是如此。我们现在也知道,这些细胞的激活是由肠道微生物群不断调节的。
因此,谜题的下一部分是通过将微生物群从幼鼠移植到老年,看看衰老对免疫力的负面影响是否也是可逆的。事实上,很多炎症都减轻了。
最后,我们表明,大脑中参与学习和记忆(海马)的区域的化学物质更像微生物移植后幼鼠的化学物质。我们的结果表明,微生物群对老年健康的大脑很重要。
梅奇尼科夫在理解衰老秘密方面离免疫学的一步为时尚早吗?事实上,在接受幼微生物群的小鼠身上看到的免疫变化对整体恢复效果的相对贡献值得进一步研究。
但是,还有两个大问题。具体机制是什么?我们能把这些非凡的发现转化为人类吗?
老鼠不是人类
与老鼠的受控情况(这些老鼠有非常明确的遗传学、饮食和微生物群)的工作与观察人类有很大的不同。我们需要谨慎一些,不要过度解释这些发现。我们不提倡为那些想要恢复大脑活力的人进行粪便移植。
相反,这些研究指向了未来,将侧重于微生物群针对的饮食或细菌为基础的治疗,这将促进最佳肠道健康和免疫力,以保持大脑年轻和健康。这种策略确实会是一种更讨人喜欢的灵丹妙药。
梅奇尼科夫的总体信条似乎是正确的:保护肠道微生物可能是青春之源的秘密。随着医疗保健的进步,寿命显著延长。
虽然我们不能阻止时间的前进,但我们可以开发治疗方法,保护我们的大脑免受恶化,我们不止是针对微生物群的直觉,可能是这样。
然而,要更好地了解肠道微生物如何能够对大脑老化的一些特征进行逆转,仍需要做大量的工作。