Let $f : \mathbb R^{m \times n} \to \mathbb R$ be defined by
$$f (\mathrm X) = \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b$$
The directional derivative of $f$ in the direction of $\mathrm V$ at $\mathrm X$ is
$$\begin{array}{rl} D_{\mathrm V} f (\mathrm X) &= \mathrm a^T \mathrm V^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b + \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm V \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b + \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \mathrm V^T \mathrm X \mathrm b + \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm V \mathrm b\\ &= \mbox{tr} (\mathrm a^T \mathrm V^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b) + \mbox{tr} (\mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm V \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b) + \mbox{tr} (\mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \mathrm V^T \mathrm X \mathrm b) + \mbox{tr} (\mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm V \mathrm b)\\ &= \mbox{tr} (\mathrm V^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T) + \mbox{tr} (\mathrm X^T \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm V) + \mbox{tr} (\mathrm V^T \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X) + \mbox{tr} (\mathrm b \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \mathrm X^T \mathrm V)\\ &= \langle \mathrm V, \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T \rangle + \langle \mathrm X \mathrm a \mathrm b^T \mathrm X^T \mathrm X, \mathrm V \rangle + \langle \mathrm V, \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X \rangle + \langle \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm a \mathrm b^T, \mathrm V \rangle\end{array}$$
Thus,
$$\begin{array}{rl} \nabla_{\mathrm x} f (\mathrm X) &= \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T + \mathrm X \mathrm a \mathrm b^T \mathrm X^T \mathrm X + \mathrm X \mathrm b \mathrm a^T \mathrm X^T \mathrm X + \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X \mathrm a \mathrm b^T\\ &= \mathrm X \mathrm X^T \mathrm X (\mathrm a \mathrm b^T + \mathrm b \mathrm a^T) + \mathrm X (\mathrm a \mathrm b^T + \mathrm b \mathrm a^T) \mathrm X^T \mathrm X \end{array}$$