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微生物藏着永葆青春的秘密:改善认知

时间:2022-07-25 来源:菌情观察室 作者:菌情观察室 浏览次数:550

我们都想活得长寿、活得健康和活得充实,我们一直在追求永葆青春的路上,没有停歇,只不过今天我们不是寻找长生不老药的藏身之处,而是通过科学方法来保持和恢复青春。


衰老可以体现在很多方面,它可以体现在我们的皮肤上,也可以体现在我们的大脑功能(思想、认知和行为)上。前面我们讨论了微生物在美化皮肤中的作用(参阅:微生物藏着永葆青春的秘密:美化皮肤),今天我们来聊聊微生物对大脑功能的影响,主要是认知功能。


在过去,我们认为我们的工作方式是自上而下的,大脑控制着身体的每一部分。这个过程似乎很简单,身体通过神经接收到来自大脑的信号,然后身体就会服从。然而事实似乎没那么简单,神经似乎并没有发挥全部作用,近些年来,越来越多的研究表明,肠道中的微生物对此也有话要说。它们与大脑保持着持续的交流,直接或间接影响我们的大脑。肠脑轴


  大脑控制着我们的肠道功能,肠道也影响着我们的大脑功能,这种作用是相互的,它沿着通常被称为“肠脑轴”的通路发生。迷走神经是大脑和肠道之间的主要神经连接,它从大脑向下延伸到各个脏器,并将来自大脑的信号传递到肠道神经元。肠道中神经元的数量与大脑相当,它们共同构成了一个强大的交流中枢。

  那么,肠道菌群是如何影响大脑的呢?越来越多的数据表明,微生物通过三种主要途径与大脑对话:

  神经途径:肠道微生物可以通过影响直接与迷走神经相连的肠道神经元,从而直接影响传递到大脑的肠道信号。

  内分泌途径:肠道微生物可以参与合成一些化学物质,包括神经递质和激素,它们可以通过其它神经网络向大脑发出信号。

  免疫途径:免疫系统直接与我们全身的神经系统连接,肠道菌群与肠道免疫系统之间密切互作,会参与调节我们的免疫系统。

  身体有两个主要的屏障在物理上将肠道和大脑分隔开,并使交流更复杂化:

  肠壁屏障

  肠道是一根穿过我们整个身体的管道,肠腔内的东西实际上也被认为是在我们身体之外的,只有被吸收穿过肠壁进入血液才算是真正进入体内。我们的肠壁屏障将未消化的食物和微生物限制在肠腔内,并将营养物质从肠腔运输到体内以供能量使用。

  一些动物研究表明,肠壁通透性增加,也就是肠漏,会对大脑产生重大影响。如果微生物和未消化的食物等本不该进入的东西渗漏到体内,就会立即产生炎症反应。我们可以把它想象成试图阻止入侵微生物进入身体的战术军事打击,一道抵御外来感染的防线。就像在真正的战斗中一样,慢性炎症会对我们的身体造成很多伤害,即使它试图保护我们的身体。这可能会导致大脑问题。

  血脑屏障

  它是由排列在大脑血管中的特殊内皮细胞形成的。因此,尽管大脑中有很多血管,但它们的内容物是分开的,只有特定的营养物质和氧气被运输通过。血脑屏障在阻止大多数东西进入大脑方面效率极高,这就是为什么药物要输送到大脑非常困难的原因。

  一些动物研究表明,需要微生物才能完全形成这种屏障。无菌动物的血脑屏障通透性增加,因为微生物会影响内皮细胞之间形成密封的关键蛋白的表达,这些蛋白将细胞粘合在一起形成屏障。如果给无菌动物重新定植肠道微生物,它们的血脑屏障会得以恢复。

  衰老的大脑

  我们可能经常发现自己想不起来某件事,比如忘记钥匙放哪了,忘记一个人的名字。当我们年轻的时候,我们大都不太在意这些,然而,随着年龄的增长,我们可能会越来越担心这是否意味着什么。

  65岁以上的人中,近四成的人经历过某种形式的记忆丧失,被称为“衰老相关记忆障碍”。这通常被认为是衰老的正常部分,因为变老意味着我们身体所有部分的工作都会变慢,包括大脑。当开始经历这种情况时,许多上了年纪的人最害怕的是痴呆症,它包括心智功能的丧失,即思维、记忆和推理等。

  在我们的生活中,在电影里,我们都看到过晚期痴呆症的受害者,要么认不出自己的孩子,要么记不住回家的路,要么无缘无故地大喊大叫。世界上,每三秒钟就会出现一个新的痴呆症病例,记忆丧失、困惑、易怒、神志恍惚,甚至无法说话或识别普通事物,我们自然害怕成为这样。

  人们经常混淆正常的衰老相关的记忆丧失和痴呆症。痴呆症涉及认知障碍,其严重程度足以干扰一个人的日常生活和功能,它不是衰老的正常部分,它包括一组由许多不同的疾病和条件引起的精神损害症状,比如阿尔茨海默病、路易体病、脑血管病和其它认知障碍。衰老并不会导致痴呆,但是,衰老是最大的风险因素。换句话说,痴呆症可能发生在任何人身上,但它在65岁之后更常见。在60-64岁的人群中,每1000人中大约有4人被诊断为痴呆症,相比之下,90岁及以上的人群中,每1000人中会有105人被诊断为痴呆症。

  随着年龄增长记忆力下降:什么是正常的?

  ——衰老相关的正常记忆变化:

  偶尔会有记忆差错,但是能够独立生活,能够参与日常活动;

  能够记得并描述健忘时刻;

  可能会停下来回忆方位,但不会在熟悉的地方迷路;

  有时很难找到合适的词,但进行交流没有问题;

  维持判断和决策能力。

  ——可能预示痴呆的症状:

  难以完成日常简单的任务,比如付账、洗澡、穿合适的衣服;

  忘记如何去做已经做过很多次的事情;

  不能记住或描述重要的健忘时刻;

  在熟悉的地方迷路,无法找到方向;

  经常忘记、误用或乱说话;

  经常重复同一对话中的台词和故事;

  在选择和正确判断上有困难;

  不恰当的行为。

  痴呆症和阿尔茨海默病

  我们都有过在学校忽然被老师点名却不知道答案的经历,我们会感到紧张、声音颤抖、手心冒汗和脸红。阿尔茨海默病患者每天就好像坐在一个巨大的教室里,却不知道正确的答案。患有这种疾病的人经常感到困惑、尴尬、沮丧、愤怒、孤独和悲伤。

  阿尔茨海默病会缓慢而渐进地损害大脑中的神经细胞。大多数人的第一个症状是健忘,这似乎是无害的,但随着更多的脑细胞被破坏,症状会逐渐恶化,以至于有些人不能再连贯地说话或自理。

  阿尔茨海默病现在越来越常见,据统计,世界上约有5000万人患有痴呆症,包括阿尔茨海默病。据估计,到2030年,将有6600万痴呆症患者,到2050年,这一数字将增至1.15亿人。患有阿尔茨海默病的人在确诊后往往能活4到8年,有些人可能能活20年。

  那么,微生物和痴呆与阿尔茨海默病有什么关系呢?

  虽然只是一些初步的研究,但均表明,肠道菌群可能对这些脑部疾病产生直接或间接的影响。阿尔茨海默病的发病率在发达国家要高得多,这暗示着卫生的改善和西式饮食习惯以及它们对肠道菌群的负面影响可能是导致这一现象的原因。此外,农村地区有着各种各样的接触有益微生物的机会,它的阿尔茨海默病病例明显比城市地区要少得多。

  血糖水平高对身体和大脑都不健康。肠道微生物对糖尿病和血糖水平都起着重要作用。糖尿病患者的血糖水平通常较高,患阿尔茨海默病的可能性是正常人的两倍,事实上,阿尔茨海默病有时也被非正式地称为“3型糖尿病”。

  炎症是身体免疫系统对创伤和有害细菌入侵的正常反应。它既是朋友也是敌人,因为炎症是抵御急性威胁的重要防线,而长期的非特异性的炎症会对我们的身体产生危害。它会严重干扰我们体内的菌群平衡,并导致一系列慢性疾病的发生。

  慢性低度炎症是阿尔茨海默病的一个特别重要的危险因素。阿尔茨海默病患者血液中的脂多糖(LPS)的数量是健康对照组的三倍。LPS和其它细菌分子会引发我们体内的炎症,我们的免疫系统会对这些细菌信号做出快速反应,认为有病原体入侵。虽然对控制感染很有用,但慢性炎症是不好的,因为它会导致严重的细胞和组织损伤。痴呆症和阿尔茨海默病患者体内循环的许多正常炎症标志物都有所增加,比如炎症细胞因子,它表明炎症正在发生。

  我们知道,随着年龄的增长,肠道屏障和血脑屏障的通透性会增加,使得它们不能很好地将不太有益的物质挡在外面。当它们穿过这些屏障时,我们就会经历低度慢性炎症。阿尔茨海默病患者的肠道微生物与未患病的对照组不同,这种失衡可能导致炎症增加,包括脂多糖释放增加。阿尔茨海默病患者的血脑屏障通透性也增加了,这使得一些炎症性微生物产物进入大脑,引发更多的炎症。

  大脑中的某些细胞通过增加一种叫做β-淀粉样蛋白的分子的产生来应对炎症。这些蛋白质交织在一起形成缠结,在神经细胞之间形成斑块,构成了阿尔茨海默病患者大脑中所见的典型特征。这种神经炎症还会导致其它脑损伤,导致整体学习和记忆障碍以及认知能力下降。多项研究表明,减少炎症可以显著降低患阿尔茨海默病和帕金森病的风险。

  关于微生物与阿尔茨海默病之间最有力的联系来自传统的阿尔茨海默病小鼠模型。在这个模型中,患病小鼠的肠道菌群与正常对照小鼠非常不同。研究人员发现,如果在无菌环境下饲养这些动物,它们的大脑病理学减少了70%以上,神经炎症也明显少得多。当给这些无菌小鼠重新定植患病小鼠的肠道菌群时,它们的病理发生率比重新定植正常小鼠肠道菌群时要高得多。

  近年来,在阿尔茨海默病领域,某些感染与阿尔茨海默病风险增加有关的说法也引发了激烈的讨论,比如单纯疱疹病毒HSV-1、导致肺炎和眼部感染的肺炎衣原体以及与莱姆病相关的疏螺旋体属细菌等。感染引起的大脑炎症增加可能会触发淀粉样蛋白的产生增加和斑块的形成,从而引发阿尔茨海默病。

  如何预防?

  那么,我们如何利用这些信息来保持我们的大脑健康呢?虽然目前还没有治愈阿尔茨海默病或其它形式的痴呆症的方法,但可以减轻症状。

  一些药物,比如多奈哌齐、加兰他敏、美金刚和卡巴拉汀,可以减缓神经退行性疾病的进展,但是我们也可以通过主动改变自己的生活方式和饮食来降低患痴呆症的风险,如果已经患有痴呆症,也可以减轻症状:

  首先,重要的是远离烟草和吸烟,它们会剥夺我们脑细胞的氧气和重要营养;

  第二,限制酒精摄入量,包括每天一杯红酒。除了醉酒的所有其它危险,酗酒和大量持续饮酒会导致酒精相关的脑损伤。

  第三,健康均衡的饮食有助于防止大脑“生锈”,甚至增加咖啡摄入量也能降低患阿尔茨海默病的风险,咖啡可以使肠道微生物远离产生毒素和炎症。

  鉴于饮食和肠道菌群之间的联系,越来越多令人信服的证据表明,饮食会通过肠道菌群影响我们的大脑健康。两项关于地中海饮食和DASH饮食(高血压防治饮食)的随机试验发现,遵循这些饮食可以防止认知能力下降。

  芝加哥拉什大学医学中心的研究人员利用这一信息,开发了一种专门为保护大脑而设计的新饮食,叫做MIND饮食,它是Mediterranean-DASH Intervention for Neurodegenerative Delay的简称,即减缓神经退行性改变的地中海式和DASH饮食干预,主要包括多吃天然植物性食物,限制肉类和高饱和脂肪的摄入。

  研究人员有意在饮食中加入一些已被有力证据证明可以保护大脑免受痴呆症影响的食物。例如,一些研究发现,摄入大量蔬菜,尤其是绿叶蔬菜的人,认知能力下降的速度较慢。一项使用动物的大型研究表明,浆果也可以保护大脑;在另一项研究中,给老鼠喂食葡萄籽提取物,肠道微生物会消化它们产生酚酸,这会增加大脑中的3-羟基苯甲酸和3-(3-羟基苯基)丙酸的积累,这两种酸被认为可以预防阿尔茨海默病。

  虽然还需要更多的研究来证实这些结果,但MIND饮食显然显示了一种预防认知能力下降的有前途的方法。在2015年的一项研究中,MIND饮食将认真坚持的参与者患阿尔茨海默病的风险降低了53%。即使是适度坚持这种饮食也能将患老年痴呆症的风险降低35%。此外,MIND饮食的一些成分已经被证明可以降低高血压、心脏病和中风的风险。

  这种饮食很容易遵循,它的美妙之处在于,它对我们的大脑有益,即使没有严格遵守它,仍然可以促进我们的肠道菌群。以下饮食建议可以参考:

  绿叶蔬菜天天吃,其它蔬菜合理搭配;

  每日三餐吃些全谷物;

  每隔一天吃些豆类;

  每周至少两次浆果,特别是蓝莓和草莓;

  每周吃至少两次禽肉;

  每周至少一次鱼肉;

  红肉每周不多于4份;

  多选择橄榄油,而黄油和人造黄油每天低于一汤匙;

  油炸或快餐食品,每周少于一份;

  尽可能地限制精制糖和精制碳水化合物。

  除了健康的饮食外,在我们一生中坚持锻炼身体也是很重要的。当我们的心脏跳动时,流向大脑的血液会增加,从而提供额外的营养。有规律的体育活动可以减少痴呆症的风险因素,包括高血压、糖尿病和高胆固醇等等。运动也可以影响肠道微生物。

  越来越多令人信服的证据表明,有规律的有氧运动不仅有助于保护我们的大脑免受阿尔茨海默病和痴呆症的影响,如果已经患有这种疾病,它还可以提高患者的生活质量。一些随机对照试验的结果表明,阿尔茨海默病患者通过有氧运动可以获得更高的认知分数,改善记忆状态,感觉更警觉、更有条理,更少焦虑、易怒和抑郁。

  总结

  衰老,我们每个人都不愿面对,却终究无法逃脱。衰老不仅体现在我们的皮肤上,也会体现在我们的大脑上。老年人群所面临的一大健康挑战就是认知能力下降,随着全球人口老龄化的增加,这将越来越严重。维持健康的大脑和预防认知功能减退也是维持青春活力的重要组成部分。

  肠道菌群是大脑健康的关键调节器。肠道菌群失调在痴呆症和阿尔茨海默病的发生中发挥着重要作用,调节肠道菌群可以在一定程度上延缓甚至逆转衰老相关的认知下降。有研究发现,通过将年轻小鼠的粪便细菌移植给老年小鼠,可以帮助恢复衰老相关的免疫和神经认知障碍,帮助其恢复青春活力。

  健康的饮食和运动是调节肠道菌群的关键,也是维持健康的大脑、预防认知功能下降和保持青春活力的最简单易行的方式。

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