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科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)嬰兒的認(rèn)知發(fā)展水平與特定種類的腸道微生物顯著相關(guān)

2018-05-10 來源:奇點(diǎn)網(wǎng)  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:腸道微生物與大腦之間的聯(lián)系已經(jīng)毋庸置疑了,科學(xué)家們也總結(jié)出了數(shù)條腸腦交流的途徑,或是通過迷走神經(jīng),或是通過血液循環(huán),或是通過免疫系統(tǒng)??傊瑮l條大路通羅馬!

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最近,由北卡羅來納大學(xué)教堂山分校開展的一項(xiàng)研究表明,嬰兒1歲時(shí)便便中的微生物,還與2歲時(shí)的認(rèn)知有關(guān)呢!具有某一特定細(xì)菌群落的嬰兒,在2歲時(shí)的認(rèn)知測(cè)試中會(huì)表現(xiàn)得更好!相關(guān)的研究結(jié)果刊登在精神病學(xué)頂級(jí)期刊,《生物精神病學(xué)》雜志上[1]。
 
該研究的通訊作者,RebeccaKnickmeyer,興奮地說道“這是第一次發(fā)現(xiàn)腸道微生物群落與人類認(rèn)知發(fā)展之間具有聯(lián)系!”[2]
 
腸道微生物與大腦之間的聯(lián)系已經(jīng)毋庸置疑了,科學(xué)家們也總結(jié)出了數(shù)條腸腦交流的途徑,或是通過迷走神經(jīng),或是通過血液循環(huán),或是通過免疫系統(tǒng)[3]??傊?,條條大路通羅馬!
 
然而,腸腦交流的聯(lián)系是何時(shí)建立起來的?目前,還沒有那項(xiàng)研究能回答這個(gè)問題。
 
科學(xué)家們已經(jīng)知道,人類出生的第一年,是腸道微生物定植的關(guān)鍵時(shí)期。嬰兒從母親產(chǎn)道或經(jīng)剖宮產(chǎn)后,堿性厭氧的腸桿菌就成功定植在嬰兒的腸道中,成為嬰兒腸道中的主導(dǎo)菌群。
 
之后,伴隨母乳喂養(yǎng)或配方奶喂養(yǎng)、以及添加輔食等,嬰兒的腸道菌群種類變得越來越豐富,占主導(dǎo)地位的菌群也會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。到2歲時(shí),嬰兒的腸道微生物群落逐漸趨向于成人的腸道微生物群落,變得更加多樣化、更適應(yīng)環(huán)境的變化[4]。
 
與此同時(shí),1到2歲也是兒童腦部發(fā)育最具活力和最關(guān)鍵的時(shí)期。這一時(shí)期,嬰兒的腦部體積迅速增加,到2歲時(shí),大腦的體積可達(dá)到成人腦體積的80%-90%![5]
 
其中,與認(rèn)知有關(guān)的大腦灰質(zhì)增加量可達(dá)149%,與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的小腦增加量更是高達(dá)240%。腦部的這些變化為嬰兒的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。不過,這一時(shí)期,腦部發(fā)育如果出現(xiàn)異常,也會(huì)導(dǎo)致兒童出現(xiàn)自閉癥、精神分裂癥等精神疾病[6]。
 
那么,嬰兒的腸道微生物與嬰兒的認(rèn)知發(fā)展之間,是不是也存在某些聯(lián)系呢?為了驗(yàn)證這個(gè)想法,Knickmeyer副教授就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了相關(guān)的研究。
 
他們跟蹤調(diào)查了89名健康嬰兒,采集了他們?cè)?歲時(shí)的糞便樣本;利用結(jié)構(gòu)核磁共振成像(sMRI)評(píng)估了這些嬰兒在1歲及2歲時(shí)的大腦結(jié)構(gòu);還利用馬倫早期學(xué)習(xí)量表(MullenScalesofEarlyLearning),從大動(dòng)作、精細(xì)動(dòng)作、視覺感知、語言表達(dá)和語言接受能力等共5個(gè)方面,評(píng)估了這些嬰兒在1歲及2歲時(shí)的認(rèn)知能力。
 
首先,研究人員對(duì)這些嬰兒的糞便樣本進(jìn)行了測(cè)序分析。就像每個(gè)人都有一種血型一樣,根據(jù)腸道微生物之間的差異,這些嬰兒可分成三組:C1組有相對(duì)較多的普氏菌(Faecalibacterium),C2組有相對(duì)較多的擬桿菌(Bacteroides),C3組有相對(duì)較多的瘤胃球菌(Ruminococcaceae)。這3組中,C1組的微生物種類最多,C3組次之,C2組最少。
 
之后,研究人員對(duì)嬰兒腦部的sMRI圖像進(jìn)行了分析。他們發(fā)現(xiàn)嬰兒在1歲時(shí),與視覺感知有關(guān)的腦部區(qū)域體積,在3個(gè)組別中是有差別的,其中C2組嬰兒的最大;2歲時(shí)與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的腦部區(qū)域體積也有差別,C2組嬰兒的最小。其他腦區(qū)并無差別。
 
接下來,研究人員又對(duì)這3組嬰兒的認(rèn)知測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。他們發(fā)現(xiàn)1歲時(shí)的嬰兒認(rèn)知與腸道微生物群落之間并沒有相關(guān)性。這可能跟此時(shí)嬰兒認(rèn)知發(fā)育的速度有關(guān),也可能是由于此時(shí)的測(cè)試高度依賴嬰兒父母,導(dǎo)致出現(xiàn)了偏差。
 
但2歲時(shí)的嬰兒認(rèn)知卻表現(xiàn)出很大的不同:C2組的嬰兒,認(rèn)知得分最高(92分);C1組的嬰兒,認(rèn)知得分最低(72分)。當(dāng)然,這些嬰兒的認(rèn)知測(cè)試結(jié)果均在正常范圍之內(nèi)。
 
這讓研究人員很吃驚!因?yàn)镃2組的微生物的種類更少,理論上推測(cè),認(rèn)知能力應(yīng)該更低才對(duì)。畢竟,之前的研究表明,嬰兒期的腸道微生物種類較少與不良的健康狀況(如1型糖尿病和哮喘)有關(guān)[7,8]。
 
為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢?研究人員又采用宏基因組學(xué)的方法,對(duì)這3組的微生物的代謝功能進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。
 
原來,C2組腸道微生物中,與葉酸、生物素代謝有關(guān)的基因增加了,而與細(xì)菌致病性(如細(xì)菌的趨化性、細(xì)菌的運(yùn)動(dòng))相關(guān)的基因減少了。這就解釋了為何C2組嬰兒的認(rèn)知能力會(huì)更高了,因?yàn)槿~酸是神經(jīng)發(fā)育中重要的代謝物[9],而腸道微生物的致病性降低對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育也是有好處的。
 
如此看來,認(rèn)知能力的“最佳”腸道微生物組合可能與其他健康狀況的“最佳”腸道微生物組合不同。
 
然而,“腸道菌群是否真的與發(fā)育中的大腦進(jìn)行溝通嗎?”Knickmeyer副教授也提出了疑問。她表示“這是我們現(xiàn)在正在開展的工作,我們正在尋找可能涉及到的信號(hào)通路。”[2]
 
雖然,當(dāng)前的這些發(fā)現(xiàn)只是初步的,但研究人員認(rèn)為早期干預(yù)腸道微生物群落的發(fā)展,可能是優(yōu)化兒童認(rèn)知發(fā)展或減少自閉癥風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。
 
需要指出的是,這項(xiàng)研究只是找到了腸道微生物與兒童認(rèn)知發(fā)展的相關(guān)性,并不意味著因果關(guān)系。另外,對(duì)嬰兒糞便樣本的采集,僅限于1歲時(shí)的1次取樣。研究人員表示,采用多重測(cè)量的縱向研究將彌補(bǔ)這個(gè)不足,并有助于描繪腸道微生物群落變化與嬰兒認(rèn)知發(fā)展之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。
 
我們也期待,他們開展的后續(xù)研究,能夠發(fā)現(xiàn)腸道微生物對(duì)人類大腦的具體影響,找出最優(yōu)的腸道微生物組合,破解人類健康之謎!
 
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