科学家探索遗传学，肠道微生物和记忆之间的联系

一项新的研究是首批追踪基因、肠道微生物群和记忆之间的分子联系的研究之一。该研究用老鼠模型饲养，以模仿人类种群的多样性。

而诱人之间的联系肠道微生物组来自美国能源部国家实验室的两组研究人员发现了新的证据，证明肠道和大脑之间存在切实的联系。研究小组发现，一种由一种肠道微生物的所有种类产生的分子乳酸是促进记忆的关键分子信使。这项研究发表在4月17日的《BMC微生物组》杂志上。

“我们的研究表明，微生物组可能与遗传学伴有影响记忆，”太平洋西北国家实验室的微生物生态学家珍妮特·詹森说，以及该研究的相应作者。

科学家们知道，已经喂养了益处健康，称为益生菌的微生物的小鼠，经历了几个积极的好处。科学家们还知道微生物生产通过血液行进的分子，并充当影响身体其他部位的化学信使，包括大脑。然而，目前尚不清楚哪种特定的微生物和微生物分子使者在现在可能影响记忆。

劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)生物科学家、通讯作者之一安东尼·斯尼德斯(Antoine Snijders)说:“我们面临的挑战是，老鼠独特的基因构成和环境条件也会影响它的记忆和微生物群。”“要知道一种微生物分子是否会影响记忆，我们需要了解遗传和微生物组之间的相互作用。”

他补充说，微生物组对记忆的影响现在是一个非常活跃的研究领域，在过去5年里发表了100多篇关于常见益生菌和记忆之间联系的论文。

鼠标遗传学影响记忆和肠道微生物组

在他们开始狩猎可能参与内存改进的分子之前，jansson，snijders及其同事需要确定遗传学如何影响记忆。

研究人员开始了一系列称为协作十字的小鼠。它们培育了29种不同的小鼠菌株以模仿人口的遗传和物理多样性。它包括不同尺寸，涂层颜色和倾向的小鼠（例如，胆小或粗体）。研究人员还知道每个菌株的基因组序列。

首先，该团队给了每一个小鼠的菌株a记忆测试。然后，他们对每个菌株进行基因变异筛选，并将这些变异与记忆结果联系起来。他们发现了两组与记忆相关的基因。一个是一组影响认知的新候选基因，而另一组基因是已知的。

接下来，研究人员分析了每个菌株的肠道微生物群，这样他们就可以将微生物与已有的遗传和记忆联系起来。他们发现了四种与提高记忆力有关的微生物。其中最常见的是一种乳酸杆菌，即罗伊氏乳杆菌。

为了测试这种联系，研究人员给罗伊氏乳杆菌喂食无菌鼠没有任何肠道微生物，然后测试小鼠的记忆。它们相对于未喂养微生物的无菌小鼠看到显着改善。当他们喂养另外两种乳酸杆菌之一时，他们还发现了同样的改善。

“虽然之前曾报道过乳酸菌和记忆之间的联系，但我们也在这个无偏见的基因筛选中独立地发现了它，”斯尼德斯说。“这些结果表明，遗传变异在很大程度上控制着记忆，以及肠道组成的差异。微生物组穿过菌株。“

饮食和益生菌促进记忆

最后，研究人员想要确定哪些微生物相关分子可能与增强记忆有关。他们分析了无菌小鼠的粪便、血液和脑组织，每只小鼠都喂食了一种特定的乳酸杆菌。乳酸是常见的代谢副产物之一;它也是所有乳酸菌菌株都会产生的分子。

喂养乳酸的团队老鼠之前发现他们的记忆力较差，并注意到他们的记忆力有所改善。喂食乳酸或乳酸菌微生物的小鼠体内伽马氨基丁酸(GABA)的水平也有所增加，伽马氨基丁酸是一种与大脑记忆形成有关的分子信使。

为了看看同样的分子机制是否也适用于人类，研究人员联系了卢森堡大学的Paul Wilmes，他开发了一种微型芯片，模拟微生物与人类肠道组织的相互作用。当Wilmes和他的同事在这个芯片中测试罗伊氏乳杆菌时，他们看到乳酸盐由微生物穿过人体肠组织，表明它可以进入血液并可能前往大脑。

“虽然这项研究加强了饮食，遗传和行为的想法，如同饮食，遗传和行为如何相互连接，但需要进一步的工作来展示乳酸杆菌可以改善人类的记忆，”詹森说。

斯尼德斯同意这一观点，并补充说，也许有一天可以使用益生菌来改善病情记忆针对目标人群，如有学习障碍和神经退行性疾病的人。

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