肠道噬菌体组与认知功能和细菌组成有关

  越来越多的证据显示肠道微生物在认知中的作用。作为地球上最为丰富的生命实体，病毒作为肠道病毒组中的重要成员常常被忽视，以有尾噬菌体目、微病毒科噬菌体为主。研究人员发现，在114人的发现组中和942人的验证队列中如果增加肠道微生物中有尾噬菌体目、长尾噬菌体科噬菌体的丰度在执行表现和语言记忆方面表现更好。相反，微小病毒科水平的增加则与执行能力的损害有关。从人类供体中移植微生物群，增加特异性有尾噬菌体目(>90% 来自长尾噬菌体科)的含量，可提高小鼠在新物体识别测试中的得分，并上调前额叶皮层中促进记忆的即时早期基因。在果蝇食物中添加936组乳球菌长尾噬菌体含量可提高记忆得分，并上调与记忆有关的大脑基因表达。因此，噬菌体作为肠-脑轴的调节器值得关注。

  图1. 肠道噬菌体组与认知功能和细菌组成有关

  作者发现，特定的有尾噬菌体目水平(以前的长尾噬菌体科家族，包括新的Demerecviridae、Drexlerviridae和Siphoviridae家族)与Trail Making Test B(TMTB)时间呈负相关(R = -0.22，p = 0.037)，而微病毒科水平呈正相关(R = 0.19，p = 0.047)。在TMTB中，较长的完成时间表示执行功能较差。由于性别对肠道微生物群落有很大影响，作者还进行了性别特定的分析。具有较高特定有尾噬菌体目噬菌体水平的女性在TMTB中得分较低(图1A)，意味着中央执行过程表现更好。虽然男性中没有发现与TMTB相关的关联(R = 0.03，p = 0.985)，但特定有尾噬菌体目噬菌体水平也与通过数字倒序记忆测试测量到的更好执行功能有关(图1B)。较高的数字倒序记忆测试得分表示执行功能更好。在女性中，特定有尾噬菌体目噬菌体水平与数字倒序记忆测试没有关联(R = 0.02，p = 0.998)。

  图2 肠道病毒组与认知功能纵向相关

  作者发现，链球菌、乳酸杆菌、乳球菌和肠球菌属与特定的有尾病毒水平之间存在着积极的强烈关联(图2C)。与此同时，在1年的随访期后，特定有尾病毒水平与改善的执行功能之间的积极关联也得到了证实(图2D)。与验证队列(IMAGEOMICS)的发现一致，探索队列中男性的特定尾蛋白病毒水平与1年后的长期记忆也存在着强烈的积极关联(图2E)。在1年的随访期后，作者没有发现特定有尾病毒水平与长期记忆(加利福尼亚语言学习测试(CVLT)长时间延迟的自由回忆：R = -0.11，p = 0.460;CVLT长时间延迟的提示回忆：R = -0.14，p = 0.343)在女性中存在显著关联。微小病毒科的关联也在一年后得到了验证。值得注意的是，在四个队列中，作者发现特定有尾病毒水平和乳球菌(L. crispatus、L. plantarum、L. Salivarius和Lactobacillus_uc)以及链球菌(S. mitis、S. salivarius、S. vestibularis和Streptococcus_uc)物种之间积极关联是一致的。乳球菌和乳酸杆菌在乳制品发酵过程中被广泛使用，而唾液链球菌和唾液酸链球菌是人乳微生物群中占优势的链球菌物种。与此一致的是，作者发现特定有尾病毒水平与乳制品消费(图1M)和中链脂肪酸之间存在积极关联，中链脂肪酸是天然存在于乳脂肪中的，同时特定尾蛋白病毒相关的乳酸菌与乳制品也存在关联。相反，微小病毒科与中链脂肪酸存在负相关。有趣的是，补充中链脂肪酸已被证明能改善小鼠和人类的突触可塑性和认知功能。