胃肠道健康

越胖记性越差?最新研究发现肥胖或通过菌群损伤记忆

图源:500PX

现代人生活节奏越来越快,伴随而来的是生活习惯的日益改变。久坐、高强度工作、紧张焦虑、高油盐脂饮食带来了很多的负面影响,其中很重要的后果就是肥胖。

俗话说:“一白遮百丑,一胖毁所有”。前半句或许因各人审美而异,但后半句绝非虚言。毕竟,肥胖不仅影响美观,更为重要的是它是很多慢性疾病的潜在影响因子。世界卫生组织(WHO)就曾指出,肥胖是一种流行病,与多种高发性的非传染性疾病有关,包括糖尿病、癌症和心脏病等。

2020年10月,一项发表于《细胞代谢》(Cell Metabolism)期刊的新研究发现,肥胖还会通过影响肠道微生物的组成和一些芳香族氨基酸(aromatic amino acid,简称AAA)的代谢,导致短期和工作记忆能力下降[1]。

肥胖与肠道微生物“密不可分”

现代研究表明,肠道菌群参与了体内营养物质的吸收,能量调节和脂肪储存。研究还发现,菌群失调是肥胖人群的主要特征,同时也是发病原因之一。

先前,一项发表在《科学》杂志的研究,采集了一胖一瘦的人类双胞胎体内的肠道菌群,并分别转移到了同种环境之下喂养的无菌小鼠的体内,研究发现移植了胖人菌群的小鼠,脂肪储存量明显增加;而移植了瘦人菌群的小鼠则没有出现这种情况。不仅如此,如果把胖小鼠的肠道微生物移植给瘦小鼠,瘦小鼠经过一段时间后也会变胖,结果证实了肠道菌群和肥胖的关系[2]。

此外,2013年8月一项发表于Nature上的研究,通过对123名非肥胖和169名肥胖的丹麦人进行肠道菌群分析,发现两个群体的肠道菌群数量存在差异,肠道菌群丰度也不同;相比正常人群,肥胖人群肠道微生物的多样性更低,拟杆菌门(Bacteroidetes)微生物数量更少,而厚壁菌门(Firmicutes)微生物数量更多。也就是说,肥胖者肠道菌群的结构组成与非肥胖者之间存在显著差异[3]。

综上所述,肥胖会导致肠道菌群发生改变,反过来菌群变化也会导致肥胖。

从肥胖到认知,肠道微生物是不可忽视的一环

有研究发现,肥胖受试者会出现记忆力减退,体重指数(BMI)也与成人的记忆力特征呈负相关性。加之,由于肥胖会导致肠道菌群发生改变,而学习和记忆功能与特定的微生物和代谢物有关。于是,越来越多的证据支持肥胖与肠道菌群,以及肠道菌群与认知障碍之间存在必然关系[4,5]。

2020年10月,西班牙庞培法布拉大学(Universitat Pompeu Fabra)和赫罗纳大学(Universitat de Girona)的研究人员在《细胞代谢》期刊上发表的论文证实了这一点,研究发现肥胖会通过影响肠道微生物的组成和一些芳香族氨基酸的代谢,导致短期记忆和工作记忆下降。

图:实验整体流程图

这项研究召集了116名参与者(65名肥胖者和51名非肥胖者),利用言语学习测验其即刻回忆、短暂延迟回忆、工作记忆和记忆广度等认知能力,并与受试者的肠道微生物进行相关性分析,同时还对受试者的言语和工作记忆中涉及到的不同大脑区域体积进行了评估。

研究发现,肥胖者的学习能力、即时回忆、短期延迟回忆和工作记忆能力都有显著的损伤。进一步通过机器学习方法对记忆能力与肠道微生物研究发现,不同的肠道菌群与认知能力和特定脑区体积具有相关性,如一些厚壁菌和拟杆菌/变形菌,分别与记忆能力呈正、负相关。除了微生物组成外,一些与芳香族氨基酸(AAA)代谢和一碳代谢等相关的菌群产生的化合物,如核黄素、叶酸、维生素B12等也与记忆相关。

图:肠道菌群与大脑结构有关

之后,研究人员分析了参与者血浆和粪便中的代谢物,发现血浆和粪便中的AAA(色氨酸,酪氨酸和苯丙氨酸)及其分解代谢物以及甜菜碱水平,与记忆能力存在关联。而肥胖会通过影响肠道微生物对AAA等的代谢进而影响它们之间的相关性,导致记忆功能受到损伤。

为了进一步确认肥胖者的微生物菌群对记忆损害的影响,研究人员将22名受试者(11名肥胖且低记忆能力和11名非肥胖和高记忆能力)的肠道微生物移植到小鼠中,利用V型迷宫测试小鼠的记忆能力。结果发现,与对照相比,移植肥胖者菌群的受体小鼠的短期记忆功能发生下降,同时其AAA和叶酸的代谢以及前额叶皮层(PFC)中与肠道细菌相关的炎性基因的表达发生了相应的改变。

图:接受人类粪便移植的小鼠微生物菌群和记忆能力

简而言之,该研究明确了一些与记忆相关的微生物菌群和代谢物,发现肥胖会通过影响肠道微生物和氨基酸代谢进而影响记忆功能。

近些年来,肥胖率在全球范围内逐年增长,已经成为一个严峻的问题。世界卫生组织数据显示:18岁及以上的成年人中有39%人口超重,其中13%存在肥胖,全世界有19亿超重人口,6.5亿肥胖人口,而我国在2017年首次成为世界肥胖人口第一大国,腰围增长率位列世界第一。

与此同时,因过度肥胖引发的各种疾病,还在上演着……

参考文献:
[1]María Arnoriaga-Rodriguez,Jordi Mayneris-Perxachs, Aurelijus Burokas,et al.Obesity Impairs Short-Term andWorking Memory through Gut Microbial Metabolism of Aromatic Amino Acids.CellMetab. 2020 Oct 6;32(4):548-560.e7. doi: 10.1016/j.cmet.2020.09.002.
[2]Ridaura, V. K., et al. (2013). “Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice.” Science 341(6150): 1241214.
[3]Emmanuelle Le Chatelier, Trine Nielsen, Junjie Qin, et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. 10.1038/nature12506.
[4]Rogers, G.B., Keating, D.J., Young, R.L., Wong, M.L., Licinio, J., and Wesselingh, S. (2016). From gut dysbiosis to altered brain function and mental illness: mechanisms and pathways. Mol. Psychiatry 21, 738–748.
[5]Sarkar, A., Harty, S., Lehto, S.M., Moeller, A.H., Dinan, T.G., Dunbar, R.I.M., Cryan, J.F., and Burnet, P.W.J. (2018). The Microbiome in Psychology and Cognitive Neuroscience. Trends Cogn. Sci. 22, 611–636.

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