DOI: https://doi.org/10.3389/fnagi.2026.1771904
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41858792
تاريخ النشر: 2026-03-04
المؤلف: Jacob Raber وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيوم المعوي والصحة
نظرة عامة
يلعب الميكروبيوم المعوي دورًا حاسمًا في وظيفة الدماغ من خلال محور الأمعاء-الدماغ، مما يؤثر على تخليق الناقلات العصبية، وإنتاج المستقلبات التي تؤثر على سلامة الحاجز الظهاري، وتعديل المناعة، وإشارات العصب الحائر. تشير الأبحاث إلى أن تنوع الميكروبيوم مرتبط بالشيخوخة الصحية والبقاء في البشر، بينما يرتبط عدم التوازن الميكروبي بمختلف الأمراض التنكسية العصبية، بما في ذلك مرض الزهايمر، وباركنسون، والتصلب المتعدد، والتصلب الجانبي الضموري (ALS). تظهر دراسات زراعة البراز في الفئران الخالية من الجراثيم أن التغيرات في الميكروبيوم يمكن أن تحفز تغييرات معرفية وعصبية مرضية، مما يشير إلى علاقة سببية.
تجمع هذه المراجعة الأدلة من كل من المجموعات البشرية والنماذج قبل السريرية بشأن تأثير محور الأمعاء-الدماغ على الصحة المعرفية والمرض. تقدم إطارًا منهجيًا للتحقيق في التفاعلات بين النظام الغذائي، والميكروبيوم، والإدراك، مع التأكيد على الاستدلال السببي من خلال تحليل الوساطة، والأساليب الخاضعة للإشراف لاشتقاق درجات النظام الغذائي، واستراتيجيات التحقق، وأخذ الفروق الفردية في الاعتبار. يهدف هذا الإطار إلى تسهيل تطوير تدخلات غذائية مستهدفة للميكروبيوم لتعزيز النتائج المعرفية.
مقدمة
تستعرض المقدمة العلاقة المعقدة بين محور الأمعاء-الدماغ والوظائف المعرفية في كل من البشر ونماذج الحيوانات. تتضمن هذه الاتصالات ثنائية الاتجاه الجهاز المناعي وتتأثر بالميكروبات المعوية، كما يتضح من الدراسات التي تظهر أن غياب البروتين Aster-A في خلايا المناعة يمكن أن يعيق امتصاص الدهون ويحمي من السمنة الناتجة عن النظام الغذائي والحالات ذات الصلة (Burkhardt and Ecker, 2025). تشمل المكونات الرئيسية لهذا المحور العصب الحائر، والناقلات العصبية، والمستقلبات مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، التي تلعب أدوارًا مهمة في تكوين الأعصاب والسلوك، خاصة في سياق الإجهاد والأمراض التنكسية العصبية مثل مرض باركنسون (PD) ومرض الزهايمر (AD).
تؤكد هذه الفقرة أيضًا على الآثار العلاجية المحتملة لاستهداف محور الأمعاء-الدماغ، خاصة للأفراد المعرضين وراثيًا لاضطرابات تنكسية عصبية. على سبيل المثال، يرتبط الطفرة الهجينة GBA بزيادة خطر الإصابة بمرض باركنسون، وتشير الدراسات إلى أن قطع العصب الحائر يمكن أن يخفف من آثار السموم العصبية مثل باراكوين (PQ) و1-ميثيل-4-فينيل-1،2،3،6-تتراهيدروبيريدين (MPTP) على الأداء المعرفي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت زراعة عينات البراز من نماذج مرض الزهايمر في الفئران من النوع البري أنها تؤثر سلبًا على السلوك والإدراك، مما يبرز الدور السببي للميكروبيوم المعوي في هذه العمليات. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن التدخلات المبكرة التي تستهدف محور الأمعاء-الدماغ قد تقدم فوائد وقائية طويلة الأمد ضد التدهور المعرفي المرتبط بالأمراض التنكسية العصبية.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على العلاقة المعقدة بين الميكروبيوم المعوي، والوظيفة المعرفية، والأمراض التنكسية العصبية، وخاصة مرض الزهايمر (AD). تشير الأبحاث إلى أن خلفيات وراثية معينة، مثل تلك التي تتضمن طفرات AD السائدة (مثل App NL-G-F وApp NL-G-F/E4)، يمكن أن تؤثر على الأنماط السلوكية في الفئران، مع وجود ارتباطات ملحوظة بين مستويات Aβ40 غير القابلة للذوبان والنشاط في الاختبارات السلوكية. تشير النتائج إلى أن تركيب الميكروبيوم المعوي مرتبط بالأداء المعرفي وقد يتوسط التغيرات الوراثية في الحصين، والتي ترتبط بالأميلويد والتهاب الأعصاب. علاوة على ذلك، فإن دور جين الأبوليبوبروتين E (apoE) في تعديل النتائج المعرفية وملفات الميكروبيوم المعوي يبرز تعقيد هذه التفاعلات.
بالإضافة إلى ذلك، يؤكد النقاش على إمكانية محور الأمعاء-الدماغ كهدف علاجي للتدهور المعرفي. تشير الأدلة من دراسات مختلفة إلى أن عدم التوازن الميكروبي هو سمة مميزة للتنكس العصبي، مع ارتباط التغيرات في تركيب الميكروبيوم بالضعف المعرفي. تحدد الورقة الفجوات البحثية الحرجة، خاصة في تطوير منهجيات لتعديل الميكروبيوم المعوي من خلال التدخلات الغذائية لتعزيز الوظيفة المعرفية. تدعو إلى نهج شامل يجمع بين تقييمات النظام الغذائي، وتحليل الميكروبيوم، والتقييمات المعرفية لتحسين التدخلات التي تهدف إلى تحسين الشيخوخة المعرفية والتخفيف من الحالات التنكسية العصبية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnagi.2026.1771904
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41858792
Publication Date: 2026-03-04
Author(s): Jacob Raber et al.
Primary Topic: Gut microbiota and health
Overview
The gut microbiome plays a crucial role in brain function through the gut-brain axis, influencing neurotransmitter synthesis, metabolite production that affects epithelial barrier integrity, immune modulation, and vagus nerve signaling. Research indicates that microbiome diversity is associated with healthy aging and survival in humans, while dysbiosis is linked to various neurodegenerative diseases, including Alzheimer’s, Parkinson’s, multiple sclerosis, and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Fecal transplant studies in germ-free mice further demonstrate that alterations in the microbiome can induce cognitive and neuropathological changes, suggesting a causal relationship.
This review synthesizes evidence from both human cohorts and preclinical models regarding the gut-brain axis’s impact on cognitive health and disease. It introduces a methodological framework for investigating the interactions between diet, microbiome, and cognition, emphasizing causal inference through mediation analysis, supervised methods for diet score derivation, validation strategies, and consideration of individual variability. This framework aims to facilitate the development of microbiome-targeted dietary interventions to enhance cognitive outcomes.
Introduction
The introduction outlines the intricate relationship between the gut-brain axis and cognitive functions in both humans and animal models. This bi-directional communication involves the immune system and is influenced by gut microbiota, as evidenced by studies showing that the absence of the protein Aster-A in immune cells can inhibit lipid absorption and protect against diet-induced obesity and related conditions (Burkhardt and Ecker, 2025). Key components of this axis include the vagus nerve, neurotransmitters, and metabolites such as short-chain fatty acids, which play significant roles in neurogenesis and behavior, particularly in the context of stress and neurodegenerative diseases like Parkinson’s disease (PD) and Alzheimer’s disease (AD).
The section further emphasizes the potential therapeutic implications of targeting the gut-brain axis, especially for individuals at genetic risk for neurodegenerative disorders. For instance, the heterozygous GBA mutation is linked to increased PD risk, and studies indicate that vagotomy can mitigate the effects of neurotoxins like paraquat (PQ) and 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) on cognitive performance. Additionally, the transplantation of stool samples from AD models into wildtype mice has shown to impair behavior and cognition, highlighting the gut microbiome’s causal role in these processes. Overall, the findings suggest that early interventions targeting the gut-brain axis may offer long-term protective benefits against cognitive decline associated with neurodegenerative diseases.
Discussion
The discussion highlights the intricate relationship between the gut microbiome, cognitive function, and neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer’s disease (AD). Research indicates that specific genetic backgrounds, such as those involving dominant AD mutations (e.g., App NL-G-F and App NL-G-F/E4), can influence behavioral phenotypes in mice, with notable correlations between insoluble Aβ40 levels and activity in behavioral tests. The findings suggest that the gut microbiome’s composition is linked to cognitive performance and may mediate epigenetic changes in the hippocampus, which are associated with amyloidosis and neuroinflammation. Furthermore, the role of the apolipoprotein E (apoE) genotype in modulating cognitive outcomes and gut microbiome profiles underscores the complexity of these interactions.
Additionally, the discussion emphasizes the potential of the gut-brain axis as a therapeutic target for cognitive decline. Evidence from various studies indicates that gut dysbiosis is a hallmark of neurodegeneration, with alterations in microbiome composition correlating with cognitive impairments. The paper identifies critical research gaps, particularly in developing methodologies to modulate the gut microbiome through dietary interventions to enhance cognitive function. It advocates for a comprehensive approach that combines dietary assessments, microbiome analysis, and cognitive evaluations to optimize interventions aimed at improving cognitive aging and mitigating neurodegenerative conditions.