【科學講堂】腸道細菌增 恐令小鼠「變傻」

在人口結構日益高齡化的當代社會，年齡增長對認知功能的影響備受關注。近年來，一系列研究已揭示腸道微生物生態的改變，與實驗小鼠乃至人類的腦部活動變化之間存在關聯。那麼，腸道微生物生態與年老所導致的認知衰退之間，究竟存在何種聯繫？本文將綜述近年相關的研究發現。

認知功能的下降，主要源於腦部機能的衰退，尤其體現於記憶形成、資訊處理及提取能力等方面。此現象可能歸因於神經元退化、腦血管病變，甚至腦腫瘤等病理因素。除了基因調控外，飲食習慣、生活形態、感染史、有毒物質暴露及其他環境因素，皆會對老年人的認知狀態產生影響。而腸道微生物生態，是否亦為其中的一個相關因子？

短期記憶下降

近期有研究指出，將年輕與年老的實驗小鼠共同飼養，其腸道內會逐漸形成相似的微生物群落結構。研究人員隨後對這些小鼠進行新物體識別測試及迷宮空間長期記憶任務評估，結果顯示小鼠的整體健康狀況並無顯著異常，但其短期記憶表現卻受到負面影響。

進一步對小鼠腸道微生物的基因組進行分析發現，隨着年齡增長，若干特定微生物的豐度確實有所上升，其中尤以戈氏副擬桿菌（Parabacteroides goldsteinii）最為顯著。後續實驗證實，僅需在年輕小鼠的腸道內引入並增殖戈氏副擬桿菌，便足以導致其認知功能減退，更何況其他微生物種類變化的疊加效應。

那麼，小鼠腦部的哪個區域受到了影響？研究發現，腸道中戈氏副擬桿菌的增多，會抑制實驗小鼠腦內海馬體的神經元活動，而海馬體正是掌管學習與記憶功能的關鍵腦區；反之，當老年小鼠腸道中的戈氏副擬桿菌數量減少（例如藉由抗生素處理），其記憶能力則獲得改善。

由此可見，腸道微生物組成的改變與腦部活動之間確實存在密切聯繫。

阻礙腸道與大腦「接線」

腸道狀態又是如何影響腦部運作的呢？研究人員發現，部分感覺神經元會表達名為PHOX2B及TRPV1的蛋白質。若抑制這些蛋白質的活性，亦會導致海馬體神經活動減弱，進而影響認知表現。這些神經元屬於迷走神經感覺纖維的一部分，負責將來自各內臟器官的信號傳遞至腦部，極有可能構成腸道向大腦發送訊號的關鍵傳導路徑。

然而，並非所有研究結論皆指向同一方向。部分研究觀察到，隨着小鼠年齡增長，其腸道中戈氏副擬桿菌的數量反而呈現下降趨勢；亦有研究指出，該菌種能增強小鼠的抗炎反應，未必會導致機體功能衰退。

此種分歧可能源於不同研究分析了該菌種下的不同菌株，尚待後續更精確的鑑定與探究。此外，當前在小鼠模型中所觀察到的現象，仍需進一步於人體研究中加以驗證。

小結

年歲增長與遺傳基因，是導致腦功能衰退的兩項較為明確的成因。本文所探討的研究，則剖析了腸道微生物對腦功能的潛在調節作用。冀望在不久的將來，相關研究成果能為我們開發應對認知退化相關疾病的有效策略，提供嶄新的方向與啟示。

●杜子航 教育工作者 早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。