對於渴望在事業與私人生活兩方面都取得成功的人們而言，隨著年齡增長維持認知功能以及保持心理韌性，是首要的優先事項。研究顯示，特定的益生菌菌株可能會隨著年齡增長，對大腦功能及整體認知健康產生影響。這種相互作用得以實現，歸功於作為大腦與中樞神經系統雙向溝通系統的「腸腦軸」。
益生菌菌株 B. breve MCC1274 與 L. plantarum PS23 在人體臨床研究及前臨床研究（非人體的實驗室研究）中，均展現出支持大腦健康，並改善包括記憶在內的認知功能的能力。
雖然針對人類的研究顯示，這些益生菌可能有助於提升部分記憶與認知功能，但尚未闡明其作用機制。然而，透過動物的臨床前研究，研究人員得以更深入地探究這些備受矚目菌株背後的機制。MCC1274 與 PS23 這兩者的臨床前研究結果，均顯示其可能在抗氧化功能、免疫反應及神經可塑性等方面發揮作用。
讓我們透過前臨床研究，來了解這些「專為大腦設計的益生菌」如何在人類隨年齡增長的過程中，協助維持健康的認知功能。
B. breve MCC1274 在臨床前研究中被證實有助於維護腦部健康
MCC1274是一種短雙歧桿菌（Bifidobacterium breve）菌株，已有 4 項人類研究探討其對支持大腦運作及改善認知功能所扮演的角色。例如，一項針對人類的隨機對照試驗顯示，MCC1274 能改善疑似輕度認知障礙者的即時記憶、延遲記憶，以及視空間／構成能力（與空間辨識相關）。
那麼，究竟該如何做到這一點呢？前臨床實驗顯示，MCC1274 透過（1）抗氧化作用，以及（2）促進與大腦健康免疫反應相關的神經可塑性等其他生化過程，有助於維持認知功能。
MCC1274 可能具有抗氧化作用
研究人員提出假說，認為 MCC1274 益生菌菌株可能透過增加從腸道移往大腦的抗氧化物質濃度，從而對大腦產生益處。為了驗證此假說，研究人員讓健康的（「野生型」）小鼠連續4個月飲用添加了B. breveMCC1274或生理食鹽水的飲用水。隨後，研究人員採集血液樣本，並分析小鼠血漿中的代謝產物，以釐清益生菌產生有益效果的潛在機制。
這些血漿代謝產物是血漿中發現的小分子，可能源自微生物的代謝作用。腸道微生物會利用酵素分解腸道內的食物消化產物，而這些代謝產物正是此過程的副產物。在此情況下，研究人員試圖釐清補充 MCC1274 會對哪些血漿代謝產物產生影響，以及這些影響是否具有某種程度的益處。
研究人員發現，補充 B. breve 會大幅改變小鼠 血漿中的代謝產物。特別是，科學家觀察到異黃酮代謝產物的濃度有所上升；異黃酮是一種已知能支持腦部功能並減輕氧化壓力的抗氧化化合物。
氧化壓力是指體內自由基與抗氧化物質之間的失衡。雖然我們需要這兩類分子才能維持身體正常運作，但當自由基（代謝的自然副產物）的數量超過抗氧化物質時，便會引發問題。
自由基雖有助於支持免疫系統及其他生理過程，但人體僅需低至中度的自由基。當自由基濃度上升至不健康的水平時，便會引發氧化壓力。若自由基過量，將對體內細胞（包括腦部細胞）造成損害。在健康老化過程中，氧化壓力與包括記憶障礙在內的認知功能問題有關；研究顯示，某些天然化合物可協助調節這種失衡。
研究顯示，大豆中所含的類黃酮——異黃酮，能改善健康成人的認知功能。先前的前臨床研究證實，B. breveMCC1274 可能增加異黃酮的生物轉化，並影響腸道微生物群落。因此，MCC1274 可能透過產生這些代謝產物，或增加腸道內有益微生物的總數，從而間接影響這些代謝產物的生成。
MCC1274 可能有助於促進大腦的神經可塑性
大腦的一大顯著特徵，在於其能透過建立、調整及強化神經連接，來重新組織自身，這種適應能力被稱為「神經可塑性」，而其部分受大腦內一種稱為小膠質細胞的常駐免疫細胞所影響。在這項以安慰劑為對照的臨床前研究中，研究人員發現 MCC1274 可能有助於平衡這些小膠質細胞的免疫反應，從而促進神經可塑性並降低氧化活性。
小膠質細胞在支持中樞神經系統及促進大腦健康方面扮演著重要角色。它們非常活躍，並存在於多種不同的狀態中，但通常被描述為靜息狀態或活化狀態。作為大腦的神經與免疫支持細胞，它們持續感知並調節神經活動，並在活化時負責處理感染與損傷。
當處於「休止」狀態時，這些細胞會持續感知環境並修剪神經細胞，這兩項作用皆有助於促進生理平衡與神經可塑性。處於此非活化狀態的小膠質細胞，參與突觸重塑及整體突觸可塑性，而這些過程對於學習與記憶至關重要。
當微膠細胞對損傷或神經退化作出反應時，會被活化、改變形狀，並分泌免疫活化蛋白質與活性氧。研究發現，在老化過程中，微膠細胞會轉變為過度敏感且過度活躍的狀態，這會干擾突觸可塑性。在這些情況下，採取能減弱或鎮靜此過度活躍狀態的干預措施，有助於微膠細胞恢復至神經支持的靜息狀態。
為了判斷 MCC1274 是否能促進健康小鼠的大腦健康，研究人員給小鼠餵食了益生菌，並透過一系列測試來評估其效果。小鼠被隨機分配至益生菌組或安慰劑組。在為期4個月的實驗期間，益生菌組每週5次給予B. breve MCC1274 （10億CFU），而安慰劑組則給予生理食鹽水。
研究結束時，研究人員觀察到，作為活化小膠質細胞（即大腦免疫細胞）標記物的特定免疫反應性蛋白質，其含量有所減少。因此，MCC1274似乎能減弱或抑制健康小鼠小膠質細胞的活化。這種活化小膠質細胞活性的減弱，有助於平衡過度活化的狀態，從而促進神經可塑性。
海馬迴中其他突觸蛋白質的變化，也顯示出具有神經保護作用。這種對免疫反應的平衡作用，有助於改善突觸傳導與可塑性，這或許有助於維持老化大腦中的認知功能，包括記憶功能。
L. paracasei PS23 在前臨床研究中被證實有助於支持健康老化
L. paracasei PS23 是乳酸桿菌屬（Lacticaseibacillus paracasei）的一個菌株，根據針對人類的研究顯示壓力調控與下肢肌力。研究顯示，PS23能促進劇烈運動後的促進肌肉恢復與改善肌力。
值得注意的是，針對高齡小鼠進行的 PS23 前臨床研究顯示，這種益生菌可能透過維持包括記憶在內的認知功能，以及支持肌肉量，來促進健康老化。雖然仍需進一步研究才能完全了解其對人類認知功能的影響，但這些前臨床研究有助於釐清益生菌發揮有益作用的機制。
在以下的前臨床研究中，科學家們在動物模型的大腦健康與行為方面觀察到若干值得注意的變化。這些變化包括記憶力與空間辨識能力的提升，以及焦慮樣行為的減少。
科學家們認為，這些有益的變化源於 PS23 組中健康的免疫反應、氧化壓力的降低，以及神經可塑性的增強。這些因素皆有助於促進隨著年齡增長而維持的大腦健康。這些提出的機制與 MCC1274 的臨床前研究中觀察到的結果非常相似。
關於加速衰老小鼠中 PS23 的研究
與人類相似，小鼠也展現出空間記憶、學習及社會行為等複雜的認知能力。此外，牠們的大腦老化模式與人類驚人地相似。研究人員經常將加速衰老小鼠用作研究模型，以評估特定干預措施（包括認知功能及益生菌）的影響。這些前臨床研究有助於理解益生菌如何促進衰老過程中的認知健康。
研究指出，健康小鼠的衰老過程可能伴隨著焦慮樣行為的增加，以及認知功能（即空間學習與記憶）的衰退。
近期針對 PS23進行的兩項前臨床研究，採用了經典的加速衰老動物模型，以更深入理解益生菌在認知方面帶來好處的科學原理⁶,⁷。在每項隨機、安慰劑對照研究中，研究人員將加速衰老小鼠至少分為安慰劑組與益生菌組。隨後，研究人員透過開放場測試及莫里斯水迷宮測試等行為測試，觀察與壓力相關的認知行為。
PS23 可協助維持老年小鼠的認知功能
為了研究認知功能，科學家們透過行為測試，比較了攝取 PS23 的加速衰老小鼠與攝取安慰劑的小鼠，並檢測了牠們血液及腦組織中相關因子的濃度。
在行為測試中，研究人員觀察到老化安慰劑組出現明顯的空間記憶障礙。然而，老化PS23組並未出現這些空間記憶障礙，其結果與非老化小鼠相同。這些結果表明，益生菌改善了小鼠隨年齡增長而產生的記憶障礙。
PS23 在空間記憶方面的這些優勢，與腦源性神經營養因子（BDNF）及超氧化物歧化酶（SOD）的高活性水平相呼應。BDNF 是一種與神經可塑性密切相關的重要腦部蛋白質，尤其與學習和記憶有關。
SOD被認為是整體抗氧化防禦策略中的一種重要酵素。與攝取安慰劑的高齡小鼠相比，攝取 PS23 的高齡小鼠體內，不僅血液中的 SOD 濃度較高，在對記憶至關重要的腦部區域——海馬迴中，其濃度也較高。
這些研究顯示，PS23 能在老化過程中維持海馬迴中的超氧化物歧化酶（SOD）水平；然而，若未補充益生菌而自然老化，海馬迴中的 SOD 水平則會下降。即使在健康狀態下，SOD 水平也會隨著年齡增長而逐漸減少。這些在小鼠身上的發現表明，PS23 可能有助於改善老化過程中的記憶障礙，並改善與焦慮相關的行為。
研究顯示，PS23 可能是唯一一種能增加腦內 SOD 含量的益生菌。
這些結果表明，補充 PS23 可用作一種策略，以支持正常老化過程中可能涉及免疫或氧化壓力因素的認知功能（即記憶）。
PS23 可緩解老年小鼠的焦慮
同樣地，行為及生化測試也顯示，PS23 對於自然老化過程中的焦慮具有益處。在開放場測試中，研究人員將小鼠置於開放空間，並觀察其認知行為與焦慮相關行為。與服用安慰劑的老化小鼠相比，服用 PS23 的老化小鼠在該測試中表現出較少的焦慮樣行為⁶。
這些行為上的差異，與 PS23 小鼠腦組織中情緒穩定相關的血清素和多巴胺濃度上升相吻合。此外，血液中的腦源性神經營養因子（BDNF）濃度也隨之升高。BDNF 不僅對神經可塑性至關重要，對心理健康同樣重要。若大腦特定區域的 BDNF 濃度偏低，則與焦慮和壓力有關。
MCC1274 與 PS23 是如何對認知功能帶來益處的？
MCC1274 與 PS23 似乎是透過腸腦軸，藉由調節免疫平衡及抗氧化作用，進而對大腦產生益處，並藉此提升認知功能。
我們已探討過 MCC1274 如何提高血液中抗氧化異黃酮代謝產物的濃度、鎮靜大腦中的免疫細胞（即小膠質細胞），並促進神經可塑性。同樣地，這兩項研究的科學家均觀察到，在大腦的記憶中樞——海馬迴中，抗氧化酶 SOD 的濃度有所上升。超氧化物歧化酶（SOD）是人體對抗過量自由基生成——氧化壓力主要成因——的主要防禦機制。
研究顯示，PS23菌株能在前臨床模型中提高腦源性神經營養因子（BDNF）的水平，而BDNF是一種能促進學習、記憶及神經可塑性的重要腦部蛋白質。兩株菌在前臨床模型中均顯示，能透過減輕氧化壓力，並藉由腸腦軸支持健康的腦部訊號傳導，從而延緩隨年齡增長而來的認知功能衰退。
本文所探討的前臨床研究，讓我們得以一窺益生菌對腦部健康——尤其是記憶與壓力相關行為——所產生正面影響背後的迷人科學原理。研究發現，MCC1274 與 PS23 可能透過影響腦部的免疫相關路徑，來支持認知功能。正如前臨床與臨床研究均顯示，這些菌株會透過腸腦軸發揮調節免疫平衡與抗氧化作用。
參考文獻
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