几年前，神经心理学家劳拉·安弗利特博士（PsyD, ABPP-CN）在评估一名口腔感染扩散至大脑的患者后感到困惑。作为当时还是助理教授、如今已是威斯康星医学院（MCW）神经病学副教授的安弗利特博士，她开始思考：从口腔感染到脑损伤和认知功能障碍之间究竟存在什么样的因果途径？
她开始深入研究。鉴于她对阿尔茨海默病等神经退行性疾病的兴趣，她扩大了搜索范围，开始了解慢性炎症和感染如何触发疾病的发展。
在校园的另一处，神经病学教授玛尔戈扎塔·弗兰恰克博士（MD, GME '98, FEL '99）也有自己的疑问。作为神经退行性疾病专家，弗兰恰克博士知道阿尔茨海默病患者大脑中某些蛋白质水平升高。但到目前为止，研究人员尚未找到将这些信息转化为有效医疗治疗方法的方法。这是否部分原因是因为这并非解开阿尔茨海默病谜团的唯一答案？
2018年，当弗兰恰克博士正在寻找合作伙伴以扩展MCW记忆障碍项目的研发时，她找到了2012年以博士后研究员身份加入MCW的安弗利特博士。
"我们在临床工作中已经合作过，我们知道这也会是研究方面极佳的合作伙伴关系，"安弗利特博士说。"我们希望将MCW推向神经退行性疾病研究的前沿。"
通过创新的成像技术和参与者研究，这个包括放射学和微生物学合作伙伴的团队已经开始揭示阿尔茨海默病等神经退行性疾病的肠道-大脑机制。
事实证明，这个故事并不像大脑中的蛋白质那么简单。实际上，故事可能始于肠道和口腔中的细菌，以及它们与大脑之间的双向通信通路。
认知障碍与微生物组的关系
阿尔茨海默病影响了美国超过700万人——这一数字预计到2050年将上升至近1300万人。去年，痴呆症患者的医疗和长期护理成本预计达到3840亿美元。
尽管制药公司已经发布了从阿尔茨海默病患者大脑中清除蛋白质的药物，但研究表明，这些药物对阻止疾病进展作用甚微。
最近，研究人员将目光转向了阿尔茨海默病的另一个罪魁祸首：肠道中的细菌。
我们消化系统中的近100万亿细菌和病毒不仅帮助消化食物，还在免疫力和整体健康方面发挥作用。这一生态系统包括有益和有害的细菌、病毒和其他微生物。在过去的十年中，研究人员在肥胖、癌症和心血管疾病等状况下观察到有害细菌水平升高。
由于这些细菌可以通过肠-脑轴进入大脑，它们也被认为与阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病有关。
弗兰恰克和安弗利特将目光锁定在帮助找出原因上。他们与微生物学和免疫学系教授兼主任John Kirby博士以及开发了新型MRI技术的放射学教授王阳博士（MD, PhD）合作。
随后，他们招募了研究志愿者——30名健康患者和30名被诊断为轻度认知障碍的阿尔茨海默病患者——并让他们接受神经心理学测试、抽血、MRI扫描和粪便采集。
他们的粪便样本经过宏基因组测序，以识别与神经血管功能和认知相关的细菌菌株和细菌病毒。
根据10名对照组和14名轻度认知障碍参与者的初步数据，研究团队发现，某些促炎性肠道细菌和病毒在轻度认知障碍组中更为丰富，并与神经血管和认知功能障碍相关。
"同样，有益细菌与更好的神经血管功能和更好的认知能力相关，"安弗利特博士说。该结果已发表在《脑科学》期刊上。
细菌可能成为疾病的生物标志物
尽管还有很多工作要做，但该团队的发现为阿尔茨海默病的诊断提供了有希望的新方向。未来，医生可能能够利用肠道中的细菌和病毒特征作为疾病的早期生物标志物，提供一种简单、非侵入性的方法，在出现显著临床症状或症状恶化之前识别出有风险的人群。这一研究方向也可能为旨在预防疾病的新的治疗策略打开大门。
"我们不仅迫切需要更好地治疗患者，也需要更好地识别患者，"弗兰恰克博士说。"通过这项研究，随着新治疗方法的开发，我们可以在早期阶段找到患者并监测这些细菌生物标志物。"
研究人员表示，阿尔茨海默病是一种复杂的生物状况，受多种因素影响，包括遗传、衰老、炎症以及代谢和血管健康。尽管如此，揭示肠道微生物群落如何与大脑相互作用，为治疗这种致残疾病提供了强大的新见解和更好的未来希望。
他们的肠-脑轴研究最近已扩展到研究正常衰老和临床前（无症状）阿尔茨海默病。他们计划进行一项纵向研究，探讨口腔中的其他微生物系统（如细菌和病毒）如何可能与早期阿尔茨海默病相关。他们的研究得到了丹尼尔·M·索雷夫慈善信托基金和伊丽莎白·T·和詹姆斯·B·威格代尔记忆障碍创新基金的支持，MCW也提供了额外资源。
他们成功合作的关键在于跨学科的开放沟通。
"MCW是一个打破研究孤岛、合作开展可能产生重大影响的项目的绝佳场所，"安弗利特博士说。
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