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腸道菌群可能影響雄性生殖功能的健全

營養共筆
・2014/11/25 ・1093字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

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大腸桿菌,10000倍放大 來源:wiki

不管是哪種生物,一般都會跟許許多多的微生物一起生存著,這些微生物可能住在體表,也可能住在腸子裡面。現在已經又越來越多的研究發現這些微生物對宿主的生理功能佔有相當的影響力,像是腸道菌群,目前的研究已經知道它們對腸道功能、體重、免疫或是情緒…等有所關連,而新的研究則顯示它們可能還影響了雄性生殖功能的健全與否。

腸道菌群泛指腸道中的微生物與其代謝產物的生態環境。

2014 年 8 月,在 《Plos One》上有篇研究,該研究想要看的是腸道菌群對雄性生殖功能的影響為何。

營養狀況不佳、環境化學物質以及內分泌失調等因素或許與日趨增加的男性不孕有所關連,儘管現在沒有很確切的答案告訴我們原因是什麼,但這個動物試驗或許提供了一個新線索。

研究的出發點是腸道有著相當廣大的面積與外在環境接觸,而這也是內部器官能被外界環境影響的主要區域。 說到雄性的生殖功能,最重要的就是睪丸要長得好,並且有功能完整的血睾屏障(blood-testis barrier, BTB)。BTB 是動物睪丸裡血管與曲細經管之間的物理障壁,包覆並保護生殖細胞不受外來的病原菌或是化學物質的攻擊。

研究者將剛出生的老鼠分成三群,一群養在無菌的環境(germ-free, GF);第二群養在一般但無特定病原的環境(specific pathgen free, SPG);最後一群養在是無菌環境,但讓老鼠與酪丁酸梭菌(Clostridium tyrobutyricum, CBUT)接觸。

酪丁酸梭菌(Clostridium tyrobutyricum

革蘭氏陽性菌,厭氧細菌,會產生丁酸(butyric acid)、乙酸(acetic acid)還有氫氣,主要用來發酵的原料是葡萄糖與木糖(Xylose,來自植物,一般拿當代糖用)。

在老鼠出生 16 天後採樣分析。在無菌環境生長的老鼠有了以下結果:

  • 曲細精管的發育遲緩:曲細精管能製造與輸送精子
  • BTB 的滲透度增加:這意味著 BTB 的屏障能力下降
  • 與細胞連結相關蛋白質的基因表現變少:細胞與細胞間的連結力變弱,導致 BTB 的保護能力下降
  • 睪丸內的睪固酮濃度較另外兩組低;血中的濾泡促進激素(FSH)黃體生成激素(LH)濃度較另兩組低,影響精子的生成。

當中值得我們關注的是 接觸細菌的 GF 老鼠,BTB 完整性比 GF 老鼠好,且連結蛋白質的表現正常 。研究的結果顯示腸道菌群能夠調節 BTB 的滲透度,並且可能在調控睪丸的內分泌功能上扮演重要角色。

 

文獻來源:“PLOS ONE: The Gut Microbiota and Developmental Programming of the Testis in Mice” 15 Aug. 2014

本文轉載自營養共筆

文章難易度
營養共筆
86 篇文章 ・ 2 位粉絲
應該是有幾個營養師一起寫的共筆,內容與健康議題有關。可能是新知分享、經驗分享或是有的沒的同學們~如果對寫這個共筆有興趣的話,歡迎一起豐富它的內容喔。

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你家也有焦慮的膽小狗嗎?實驗證明狗狗吃益生菌可以穩定情緒!
Evelyn 食品技師_96
・2022/04/29 ・3284字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

不知現在有多少讀者還記得童年卡通《膽小狗英雄》呢?那恐怖、驚悚與詭譎的調性,與其他卡通別具一格。

主角是一隻叫做英雄的粉色小狗,每當牠一看到離奇恐怖的事,兩顆眼珠子就被嚇得掉出來,雙手因為緊張而快速揮動,快到就像蜜蜂正在震動的翅膀,而且大叫聲音持續很長,不可思議般的不會斷氣,也是這部卡通最有特色的地方。

圖/GIPHY

撇開可憐英雄每次被嚇得魂飛魄散的模樣,其實近期有研究發現,讓寵物吃益生菌是有助於減少寵物攻擊行為、舒緩分離焦慮,具有穩定情緒的作用喔!

我國實驗證明,狗狗定時吃益生菌可以舒緩焦慮

狗狗其實與人一樣,擁有豐富的情緒,亦有機會患上情緒方面的疾病。其中攻擊行為和分離焦慮 (separation anxiety) 是狗狗常見的問題行為[1]

近年來許多研究發現,腸腦軸線(gut-brain axis)可能是憂鬱症的致病原因之一,腸道菌相的改變會影響動物的行為、神經化學、發炎反應等神經生理學表現,而補充益生菌可改善其情緒狀態[1]

延伸閱讀:有關腸腦軸線與大腦和情緒之間的關係,可見
腸道炎會導致憂鬱症?——淺談體內的腸腦軸線,揭露腸道菌的「腦控」機制!

對此我國最新研究,找了 45 隻具問題行為的狗狗們服用益生菌,觀察是不是真的有穩定情緒的效果。這些狗狗的問題行為,包括具攻擊性、分離焦慮和強迫症等行為,均會透過與狗狗最親近的訓練者,填寫諮詢問卷進行評分量化。

益生菌菌株使用「植物乳桿菌 PS128」(Lactiplantibacillus plantarum PS128),以膠囊的形式,讓狗狗每日定時定量服用長達兩週後,再進行一次上述的行為問卷評分。另外,在實驗前後均會幫狗狗抽血,透過儀器檢驗血漿瞭解血清素的代謝轉換狀況。

結果顯示,狗狗服用 PS128 兩週後,攻擊行為和分離焦慮問題確實獲得顯著改善,而血漿中的血清素代謝或消耗速率亦顯著降低。證實 PS128 有助於緩解狗狗的焦慮症狀,利於情緒穩定,具有作為寵物情緒方面的食品補充劑之潛力[1]

Lactobacillus plantarum 的親緣圖,Lactobacillus plantarum PS128 是一種由福菜分離出來的一種益生菌。圖 / 參考資料 5

精神益生菌對人也有效!但作用機制尚待研究

除了狗狗之外,過往的研究是以小鼠或大鼠作為實驗對象居多。

據研究,服用植物乳桿菌 PS128 的小鼠不但能表現出較好的活動力,還能顯著降低類焦慮行為。進一步分析發現,是因小鼠前額葉皮質中多巴胺(dopamine)及血清素(serotonin)的總量提升,減少過度活化腸腦軸線的活性,降低發炎反應,而達到改善壓力所引起的情緒失調[2]

此外 PS128 近期也做過人體試驗,從電子業從業人員中篩選出高壓個案,安排每日服用益生菌膠囊長達 8 週,結果受試者在自覺壓力、失眠嚴重度、憂鬱、焦慮等指標皆獲顯著改善,還首度發現能降低人體唾液中壓力賀爾蒙皮質醇(cortisol)的含量[3]

針對這種能改善情緒失調的益生菌,2013 年有學者提出「精神益生菌」(Psychobiotics)這個全新概念,指的是經適量攝取該益生菌(活菌)後,有益於精神病患者的健康[4]

雖然動物實驗證明,精神益生菌能產生或作為媒介傳遞神經活性物質(neuroactive substances)[註1],透過這些物質影響腸腦之間雙向溝通,進而產生類似抗焦慮或看憂鬱功效[2]

但是目前從口腔攝入的益生菌,是如何影響腦部的神經傳導物質,甚至是感覺與行為等機制尚不清楚,故相關研究仍備受質疑。

腸道細胞的受器可能是精神益生菌啟動調節的關鍵

不過根據「精神益生菌的作用機制探討 – 以 Pattern Recognition Receptors 為標的」研究計畫報告,目前認為哺乳類動物先天性免疫系統當中的 Pattern Recognition Receptors(PRRs)是精神益生菌啟動精神調節的重要機制[5]

先天性免疫反應(innate immunity)是哺乳類動物與生俱來的免疫反應,如巨噬細胞或樹突細胞等免疫細胞,受到病毒感染時,可利用辨識受體偵測入侵的病毒,產生發炎反應,以吸引更多的免疫細胞來清除病原菌。

而益生菌是經由口服的方式進入人體,在胃腸道移動期間,細菌菌體表面分子或菌體內分子與人體細胞最早接觸的,便是胃腸道上皮細胞,而胃腸道上皮細胞的 PRRs,很有可能就是精神益生菌與人體細胞第一個產生反應的受器[2]

綜合上述,筆者歸納精神益生菌作用於動物身上的機制如下:

  1. 腸道之於人體健康的角色,從過去的營養消化吸收,拓展到與腦相關的調控神經系統與情緒等 。
  2. 精神益生菌可產生或作為媒介傳遞神經活性物質,影響腸腦之間的雙向溝通,進而產生類似抗焦慮或抗憂鬱功效。
  3. 因精神益生菌是由口腔攝入,經胃腸道進入人體中,胃腸道上皮細胞的 PRRs 為最早與益生菌接觸的人體細胞,故被認為是益生菌啟動調節的關鍵。

農委會成立「寵物管理科」,寵物健康意識興起

回到我們童年卡通《膽小狗英雄》,常常受到驚嚇的英雄,有許多嚴重的問題行為或焦慮現象,或許就可以透過補充精神益生菌來改善(笑)。

圖/GIPHY

不過,想不到連寵物都可以吃益生菌來保養身體吧!畢竟現今因少子化、年長者的空巢期,衍生出許多「被陪伴」的需求,寵物被視作「家人」的比率愈來愈高。

依內政部與行政院農業委員會(以下簡稱農委會)資料,全臺犬貓數 2021 年已達 295 萬隻,首度超過 0 到 14 歲幼年人口數 289 萬[6]

且內政部統計,去年 1 到 9月新生兒的登記數大約 11 萬 2 千多人,但全臺犬貓新增登記數量去年 1 到 9 月卻超過 16 萬隻,正式超越新生兒登記數量[7]

面對國內寵物市場快速成長,今年 4 月 3 日農委會已宣布正式成立「寵物管理科」,全方位針對寵物管理展開完整制度規劃與推行[8]

身為家中重要一份子的寵物們,生命與身體健康愈來愈受到重視,相信未來不只有寵物益生菌,其他寵物保健食品的發展勢必也愈來愈多元。

註解

  1. 神經活性物質:泛指神經傳導物質,參與並且調節腦部神經元之間的溝通,如多巴胺(dopamine)、血清素(serotonin)或乙醯膽鹼(acetylcholine)等。

參考資料

  1. Yeh, Y. M., Lye, X. Y., Lin, H. Y., Lin, H. Y., Wong, J. Y., Wu, C. C., Huang, C. L., Tsaid, Y. C. and Wang, L. C. 2022.  Effects of Lactiplantibacillus plantarum PS128 on alleviating canine aggression and separation anxiety. Applied Animal Behaviour Science 247: 105569.
  2. 劉偉賢,2015。Lactobacillus plantarum PS128 對小鼠情緒行為之影響。國立陽明大學生化暨分子生物研究所博士學位論文。臺北。
  3. Wu, S. I., Wu, C. C., Tsai, P. J., Cheng, L. H., Hsu, C. C., Shan, I. K., Chan, P. Y., Lin, T. W., Ko, C. J., Chen, W. L. and Tsai, Y. C. 2021. Psychobiotic supplementation of PS128TM improves stress, anxiety, and insomnia in highly stressed information technology specialists: a pilot study. Frontiers in Nutrition 8: 130.
  4. Dinan, T.G., Stanton, C., Cryan, J.F., 2013. Psychobiotics: a novel class of psychotropic. Biological Psychiatry 74: 720-726.
  5. 劉燕雯,2019。精神益生菌的作用機制探討 – 以 Pattern Recognition Receptors 為標的。科技部專題研究計畫 (計畫編號:MOST 107-2320-B-010-003-MY2)。
  6. 李柏澔,2022。農委會「寵物管理科」正式成立 分級分類管理毛小孩。中國時報。
  7. 畢翠絲,2021。犬貓數量正式超越新生兒 養寵物陪伴老年生活。常春月刊 466 期。
  8. 農委會畜牧處,2022。寵物管理科成軍,毛小孩一生全面照顧。行政院農業委員會。
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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421

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口臭去去走!噴的口腔益生菌,強化口腔健康,壞菌走開!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/04/26 ・2976字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本文由 IN-Plus 全方位專業寵物營養品 委託,泛科學企劃執行。

天天刷牙,確保毛小孩擁有一口好牙

你家有狗狗嗎?除了平時裡的梳毛、餵罐罐、修剪指甲、出門散散步之外,毛小孩的口腔健康,也得密切注意。可是,有些毛小孩非常任性,不僅挑食、還排斥刷牙。(人類要刷牙,狗兒當然也要!)要是不常清潔牙齒,口腔中的食物殘渣被壞菌分解後,就會產生具有難聞氣味的分子,並且衍生各種口腔健康問題,比如口臭、齒垢、牙菌斑、牙齦炎,甚至是牙周病,造成毛小孩沒有健康、強壯的牙齒可以進食。

那麼,該怎麼確保毛小孩有一口健康的牙齒呢?最理想的做法就是天天刷牙!

問題在於刷牙並非易事,因為毛小孩不知道牠們需要刷牙、通常也不喜歡刷牙。試想如果你父母突然抓住你的下顎,將異物塞進嘴裡攪拌,你肯定會感到驚恐萬分,然後拼命掙扎,不肯乖乖就範。為了解決這個問題,IN-Plus 全方位專業寵物營養品推出了一款「用噴的」狗兒專用口腔益生菌「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」,只要將瓶內熱處理過後的特殊益生菌萃取物噴進毛小孩嘴裡,就可以改變口腔內的微生物組成,達到保健效果。

經實驗證明,口腔益生菌有益口齒健康

讀到這裡,你可能不禁心想:只要噴一噴就能維持口腔健康,真有這麼神奇?沒錯,就是這麼神奇,而且背後還有科學根據喔!

IN-Plus所使用的口腔益生菌,是日本專利研發的益生菌,又稱捲曲乳酸桿菌(Lactobacillus crispatus),主要存在於產道和新生兒的腸道中,是母親傳承給寶寶的珍貴益生菌,也是維持寶寶腸道微生物平衡的主要菌種之一。

2015 年的一項小鼠研究[1]指出:

  • 熱處理後的捲曲乳桿菌作用原理類似疫苗,能刺激免疫系統產生更多抗體,進而強化免疫力。
  • 這種功能性益生菌能在小鼠體內誘發免疫反應,增加唾液中的抗體來對抗口腔內的壞菌。
  • 在唾液中,會出現由捲曲乳桿菌誘發的特異型 IgG 抗體,能有效殺死「牙齦卟(ㄅㄨˇ)啉(ㄌ一ㄣˊ)單胞菌」(Porphyromonas gingivalis),也就是牙周病的主要致病菌。

2018 年的另一項人體研究[2]也指出:

  • 每日攝取捲曲乳桿菌可以大幅減少卟啉單胞菌的數量,保持口氣清新,可以提升黏膜組織的保護力,預防牙齦紅腫。

上述兩項研究的臨床實驗結果都證明口腔益生菌可以有效預防並改善慢性牙周病。

捲曲乳酸桿菌(Lactobacillus crispatus主要存在於產道和新生兒的腸道中,是母親傳承給寶寶的珍貴益生菌,也是維持寶寶腸道微生物平衡的主要菌種之一。
動物與人體研究證實,熱處理後的捲曲乳酸桿菌 KT-11,能刺激免疫系統產生更多抗體,進而強化免疫力。

捲曲乳桿菌能消滅「牙齦卟啉單胞菌」

寵物口臭、口水變多、牙齦發炎都是「牙周病」的徵兆,但牙周病的致病菌「牙齦卟啉單胞菌」又是何方神聖?

首先,「牙周」指的是支持牙齒穩固的組織,包括牙齦和齒槽骨,而「牙齦卟啉單胞菌」可以抑制白血球殺壞菌的能力,只要少量感染,就能使口腔內部的細菌無限增長。當牙周組織不堪負荷,長期處在發炎狀態時,將造成牙齦和齒槽骨萎縮,最終使牙齒動搖、脫落,這就是「牙周病」。

可怕的是,卟啉單胞菌不但無法被抗生素殺死,還可以躲進牙齦細胞,分泌牙齦蛋白酶(Gingipain)誤導自體免疫系統,使其不被攻擊。

這種時候,口腔益生菌就能派上用場啦!

雖然大多數益生菌都屬於活菌,無法通過胃酸和膽鹼的考驗,還來不及發揮效果就提前陣亡,可是 IN-Plus 潔牙噴噴所使用的益菌屬於去活菌,透過特殊的熱處理技術鎖住活性因子後,就會變得更耐熱、耐酸鹼,能夠順利抵達腸道,協助免疫系統發揮作用。此外,如上文所說,捲曲乳桿菌所誘發的特異型 IgG 抗體不僅能殺死牙齦卟啉單胞菌,同時也能藉此改變口腔內的菌叢生態,提高生物體內的免疫力!

牙齦卟啉單胞菌存在在口腔中,能抑制白血球殺壞菌的能力。只要少量感染,就能讓口腔壞菌無限增長,造成長期發炎並形成「牙周病」。
牙齦卟啉單胞菌可以躲過免疫系統、抗生素的攻擊,十分難纏。

病從口入!如何輕鬆向狡猾的細菌說掰掰?

說了這麼多,究竟要怎麼簡單做好毛小孩的口腔衛生保健呢?那就是使用含有捲曲乳桿菌的「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」,讓益生菌成為預防口腔疾病的好夥伴!除了狗狗專用的噴劑,也有貓貓專用的版本,讓不愛刷牙的毛小孩們也能擁有健康的一口牙。

捲曲乳桿菌能殺死牙齦卟啉單胞菌,雖然牙齦卟啉單胞菌近乎無敵,但實驗證實,捲曲乳桿菌所誘發的特異型抗體,是牙齦卟啉單胞菌剋星。

維護毛孩口齒健康,就用毛孩專用的口腔益生菌噴劑

IN-Plus 全方位專業寵物營養品推出「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」,用自然、溫和的方式呵護毛小孩口齒健康,讓飼主可以更放心、自在地與牠們互動。這款毛孩專用的口腔益生菌噴劑,每 1 毫升就含有 1.2 億個 KT-11口腔益生菌,能夠有效抑制壞菌。

日本專利研發的 KT-11 乳酸菌也通過歐洲食品安全局(EFSA)審查,獲得歐盟安全菌株認可(QPS),在用途、安全性及菌種鑑定等方面都有嚴格保障,可以強化口腔防禦力,有效降低牙菌斑形成機率,並且減少各種口腔及牙齦問題。

與此同時,「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」也含有天然植萃淨味成分。經日本リリース科学工業株式会社實驗證實,只要短短 30 分鐘,即可降低 99% 的口腔異味,常保口氣清新。此外,「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」也有針對貓貓用的版本,更添加了貓薄荷精油提升適口性,不用擔心貓主子嫌棄。

哪裡才能買到 IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴呢?點擊這裡就能買到喔!

註解

  1. Taguchi, C., Arikawa, K., Saitou, M., Uchiyama, T., Watanabe, I., Tobita, K., … & Nasu, I. (2015). Orally Ingested Lactobacillus crispatus KT-11 Inhibits Porphyromonas gingivalisinfected Alveolar Bone Resorption. International Journal of Oral-Medical Sciences, 13(3), 102-109. https://doi.org/10.5466/ijoms.13.102
  2. Tobita, K., Watanabe, I., Tomokiyo, M., & Saito, M. (2018). Effects of heat-treated Lactobacillus crispatus KT-11 strain consumption on improvement of oral cavity environment: a randomised double-blind clinical trial. Beneficial Microbes, 9(4), 585-592. https://doi.org/10.3920/BM2017.0137

參考資料

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想讓大腦變年輕?來點年輕的糞便吧!談談腸道微生物抗老化的可能
羅夏_96
・2021/08/31 ・4299字 ・閱讀時間約 8 分鐘

近年來,腸道益生菌是非常熱門的話題,不少報章雜誌、廣告文宣、網路文章都大力推廣腸道益生菌,腸道微生物也在這十多年來逐漸成為熱門的研究主題。越來越多的研究指出,腸道微生物對人體健康的影響非常廣。而近期發表在 Nature Aging 上的研究更指出,腸道微生物也有逆轉老化的潛力[1]

腸內菌延緩老化的起源——梅契尼可夫

其實關於腸內菌能延緩老化的想法早在 19 世紀末就有了,該想法源於俄羅斯的微生物與免疫學家——埃黎耶.埃黎赫.梅契尼可夫[2]。梅契尼可夫是研究免疫系統的先驅,曾在 1908 年因吞噬作用的研究而得到諾貝爾生理醫學獎。除了在免疫學上的貢獻,梅契尼可夫也是首個提出腸道益生菌理論的人。

梅契尼可夫。圖/維基百科

梅契尼可夫在東歐旅行期間,發現當地有不少高齡人口,這就讓他好奇,這些人為何長壽?在分析當地人的飲食後,梅契尼可夫發現當地人常飲用發酵乳製品,而在分析這些發酵乳製品後,他發現其中含有各種乳酸菌。於是梅契尼可夫從微生物相互拮抗的觀點,推測乳酸菌在腸道中可以抑制病原菌的活性,從而達到延年益壽的功能。為了證實自己的推測,梅契尼可夫身體力行,天天飲用酸奶,並認為這正是讓他長壽的原因(梅契尼可夫活到 71 歲,在當時是很高壽了!)。

梅契尼可夫將自己對於腸道益生菌的想法寫成書籍出版,但沒有得到太多科學家的重視。不過,一位遠在日本的科學家 ——代田稔就受到梅契尼可夫的啟發,研究腸內菌與腸道健康之間的關係,並以此製作出風靡世界的乳酸菌飲料——養樂多。

風靡世界的乳酸菌飲料。圖/Yakult

腸道微生物與老化的關係

人體的腸道中居住著眾多微生物,包括細菌、真菌和病毒。最初人們以為腸道微生物只是協助消化食物,不過後來發現,腸道微生物對人體的健康可謂影響深遠,從免疫、消化到神經等都會受到牠們的影響[3]

而隨著對腸道微生物的研究越多,科學家們就發現越多腸道微生物與老化間的關係。例如有研究指出,腸道微生物的組成改變,與老年的健康狀態有關聯[4];也有研究表明老化會使腸道微生物群和免疫系統產生變化,並與認知能力下降和焦慮有關[5];今年 7 月發表在 Nature 上的研究指出,長壽的人有著特殊的腸內菌群。這些腸內菌能調節人體的代謝與免疫反應,並能產生抑制有害細菌生長的特殊膽汁酸,而這就使這些長壽的人有著更好的健康狀態[6]

腸道微生物的組成與老年的健康狀態有關。圖/GeSIDA

不過上述的研究都只顯示兩者間的關聯,無法說明其中的因果關係。但這些發現讓科學家們重新考慮梅契尼可夫當年的想法:即腸道微生物是否有延年益壽,甚至逆轉老化的可能?而 2017 年一個關於非洲青鱂魚(Nothobranchius furzeri)的的研究,似乎就提供一個不錯的證據。研究人員在給年老青鱂魚食用年輕青鱂魚的糞便後,年老青鱂魚的腸道微生物組成就和年輕青鱂魚的幾乎一致。而這些腸道微生物組成改變的年老青鱂魚,不僅壽命延長了 41%,其活動力也和年輕青鱂魚相當[7]。雖然該研究並不知道為何年輕青鱂魚的腸道微生物能延長壽命及增加運動能力,但他們推測這與免疫反應有關。

而愛爾蘭科克大學的神經學教授—— John Cryan 和其研究團隊就想更深入了解,這種將腸道微生物的移植方法,在哺乳動物身上是否也有延緩老化的效果。

年老青鱂魚食用年輕青鱂魚的糞便後,其腸道微生物組成竟與年輕青鱂魚的幾乎一致。圖/維基百科

老化對大腦的影響

不少研究指出,老化會改變人體的代謝與免疫反應,而這些改變會進一步讓大腦的認知能力產生衰退,其中就包括海馬迴相關的認知障礙[8]。而現在已知,腸道微生物對於人體的代謝與免疫有至關重要的影響。於是 Cryan 推測,可以透過改變腸道微生物來改善代謝與免疫反應,並減緩大腦的老化。

在他先前的研究中,已證實讓中年小鼠長期服用能改變腸道微生物組成的益生元菊粉,可以降低免疫系統因老化引起的發炎反應,更能減緩大腦的老化[9]。但這個研究同樣不清楚腸道微生物本身和延緩大腦衰老之間的因果關係。因此 Cryan 和他的團隊決定以小鼠為模型,重複前文提及的糞便移植試驗,以此觀察腸道微生物本身對於老化的直接影響為何。

移植年輕小鼠的便便,對老年小鼠有何影響?

為了確定年輕小鼠的糞便微生物是否能改善因老化引起的免疫反應和認知衰退,Cryan 的研究團隊收集了 3-4 個月的年輕小鼠的糞便,並將其移植到老年小鼠身上,然後對小鼠進行各項細胞與生理檢測。

實驗的示意圖。圖/參考資料1

研究團隊首先確認,移植了年輕小鼠的糞便 4 周後,老年小鼠的腸道微生物組成就和年輕小鼠非常接近。接著他們發現,糞便移植後的老年小鼠,其短鏈脂肪酸的代謝會產生改變,而短鏈脂肪酸目前已知會參與調節免疫細胞功能[10]

正如前文所提到,老化會改變免疫反應,而這會進一步影響到大腦的認知功能。因此研究團隊想先確認,移植糞便的老年小鼠,其免疫系統是否也會有所改變。在一般老年小鼠,其腸道周邊的免疫細胞大多是與發炎相關的。但在糞便移植後,腸道周邊的免疫細胞就不再是與發炎相關了。而這證實了,腸道微生物確實能改變免疫反應。

接著研究團隊想確認免疫反應的改變,是否會進一步影響到大腦。而他們選定的觀察目標,是大腦中的小膠質細胞。小膠質細胞作為中樞神經系統中的免疫細胞,除了引起發炎反應、清除病原體和損傷的神經細胞外,其所分泌的細胞素也是支持神經細胞生長與可塑性的重要訊號。正常的老年小鼠,其大腦中的小膠質細胞大多處於發炎狀態,而且也不太分泌支持神經細胞的相關細胞素。但上述的情況,在移植糞便後皆有改善。

大腦老化的一個特徵,就是記憶和認知功能的衰退,而這很大程度與海馬迴有關。於是研究團隊也比較了一般老年小鼠和糞便移植的老年小鼠間,海馬迴的基因表現模式。結果顯示,糞便移植的老年小鼠,其海馬迴的基因表現模式確實很接近年輕小鼠。另外結合前面的小膠質細胞觀察結果,海馬迴附近的小膠質細胞也會分泌支持神經細胞的相關細胞素,而這對於提升小鼠的記憶、學習和認知是有幫助的。因此研究團隊認為,移植糞便後的老年小鼠,其記憶與認知能力應該也會有所提升。

研究團隊通過莫里斯水迷宮測試來觀察小鼠的記憶與認知能力。一般小鼠在進入水迷宮後找到隱藏平台的時間,會隨著老化而逐漸增加,但這種狀況在糞便移植後則有所改善,表明這種移植改善了因老化所造成的記憶和認知功能的衰退。此外在後續其他有關短期記憶的測試中,糞便移植都能有效提升老年小鼠的表現。

總之,在一系列關於學習與記憶的認知測試中,年輕小鼠的腸道微生物確實在某種程度上,改善了老化對於大腦認知衰退的影響。

莫里斯水迷宮示意。從小鼠找到隱藏平台的時間來推斷小鼠的空間記憶和認知能力的測試。圖/維基百科

腸道微生物逆轉老化的可能

所以,糞便移植是能改善甚至逆轉老化的好方法嗎?恐怕不是。

首先,研究團隊並不知道究竟是「哪種」腸道微生物造成這個影響。雖然他們推測很可能是腸球菌屬(Enterococcus)的細菌,但腸道微生物可是非常複雜的,細菌很可能只是其中一個因素,病毒與真菌的角色同樣也該被考慮。

第二是機制不明。雖然研究團隊推測腸道微生物是透過其所分泌的「次級代謝物」來影響免疫和大腦,但要找出次級代謝物並確認其功能,那可是浩大工程,而且也必須考慮這些次級代謝物之間的拮抗與協同作用。

第三是抗老化不完全。雖然在糞便移植後,老年小鼠的認知能力確實有提升,但老年小鼠的神經細胞相較年輕小鼠仍舊少得多,這顯示神經系統仍處於退化的狀態。另外研究也沒有說明,這些移植後的老年小鼠,其壽命是否有增加。

最後是適用性問題。小鼠跟人類可不同,他們從基因、飲食到腸道微生物群在研究中都非常明確,因此從牠們身上得到的結果,無法回推到人類身上。其實這點,Cryan 在文章也明確表示,不要過度解釋這些在小鼠身上的結果。現在研究還處於早期階段,要想將這些發現轉化到人類身上,還有非常多的工作。

雖然這個研究仍有不少問題需要回答,目前看來想通過糞便移植來讓大腦恢復活力,似乎也不是好方法,但這個研究提供了抗老化的新思路。或許抗老化的重點並不只在於延長壽命,而是在老化的過程中,能保持更長的健康狀態。而透過飲食和細菌治療等方式,在促進腸道健康的同時,提升免疫力並保持大腦的年輕,似乎就是個不錯的想法。

或許這個研究應證了那經典的廣告台詞:「腸道顧好,人不會老~」。
所以為了你的健康與長壽,多重視你肚子裡的夥伴吧 ~

參考資料

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  2. 埃黎耶·埃黎赫·梅契尼可夫
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  11. 小膠質細胞
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羅夏_96
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同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟