人類和其他哺乳動物一樣，身體被包括細菌、病毒和真菌在內的數萬億微生物占據，這些微生物被統稱為共生菌群。從某種意義上來說，“人”是一個由人體和共生菌群的多元複合體。

人體腸道內寄生著大量微生物，這些腸道微生物群，影響著人類肥胖、腸炎、自身免疫疾病、對癌症治療藥物的反應，甚至影響人類壽命等等。越來越多的證據揭示了人類與這些腸道微生物群之間的相互依賴程度，也強調了腦腸軸的重要性。

近日，美國路易斯維爾大學 Zhang Huangge 和 Teng Yun 等人在 Cell 子刊 Cell Host & Microbe 發表了題為：Gut bacterial isoamylamine promotes age-related cognitive dysfunction by promoting microglial cell death 的研究論文。

該研究發現，腸道細菌產生的代謝物異戊胺(isoamylamine，IAA)會促進神經細胞小膠質細胞的死亡，從而導致認知能力下降。

之前已有研究表明，腸道細菌與大腦健康之間存在著密切聯係。在這項最新研究中，研究人員探索了腸道中的一個細菌家族瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)產生的一種代謝物異戊胺(isoamylamine，IAA)對大腦的可能影響。

研究團隊首先發現，隨著年齡的增長，小鼠和人類的瘤胃球菌科噬菌體減少，瘤胃球菌科細菌富集，導致異戊胺(IAA)隨之增多，而 IAA 可以穿越血腦屏障(BBB)進入大腦細胞。給年輕小鼠口服 IAA 會導致它們認知能力下降，瘤胃球菌科噬菌體則能夠降低其 IAA 水平。

從機製上來說，研究團隊發現，IAA 通過將轉錄調節因子 p53 招募到負責感知和響應衰老的 S100A8 基因的啟動子區域，促進其表達，從而促進小膠質細胞的凋亡。具體而言，IAA 識別並結合 S100A8 基因的啟動子區域以促進其自身互補發夾結構的展開，從而隨後使 p53 能夠訪問 S100A8 啟動子並增強 S100A8 表達。

接下來，研究團隊使用 Oligo-S100p1-G 阻斷 IAA 介導的 S100A8 基因的激活，結果顯示，這能夠延緩老年小鼠的認知能力下降。

總的來說，這項研究表明，腸道微生物釋放的代謝物能夠通過與基因組 DNA 的直接結合，並招募轉錄因子，作為轉錄輔助調節劑調控基因表達。該研究還詳細解析了瘤胃球菌科的代謝產物 IAA 通過這種調控機製調控大腦中 S100A8 基因的表達，導致小膠質細胞凋亡，從而促進認知能力的下降。

這項研究為腦腸軸增加了新的證據，也提示了腸道菌群在年齡相關的認知能力下降中的重要作用，此外，該研究還提出了相應的解決方案。研究團隊表示，還需要進一步的研究來確定人類腸道菌群中的 IAA 是否也會導致認知能力下降，如果同樣如此，抑製 IAA 的產生有望用於延緩或阻止年齡相關的認知能力下降。