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腸道菌群：

大腦的“指揮官”？

“腸道微生物控制宿主大腦”的這個(gè)說(shuō)法到底從何而來(lái)，我們先來(lái)看看一個(gè)刊登在《Cell》雜志上的實(shí)例：腸道沙門(mén)氏菌亞種-傷寒桿菌通過(guò)迷走神經(jīng)控制疾病引起的厭食反應(yīng)，而變異后的此菌種則有相反的效果^[1]。這一實(shí)例完美地體現(xiàn)了腸道菌對(duì)于大腦的調(diào)控作用。所以，尊稱腸道菌為“指揮官”是不是順理成章呢？另外，這種情況是否適用于其他菌群和非疾病條件呢？

2

腸腦軸運(yùn)行：

離開(kāi)“指揮官”可不行！

合理的營(yíng)養(yǎng)和生活習(xí)慣有助于腸道內(nèi)共生菌的生長(zhǎng)繁殖；與此同時(shí)，這些腸道菌也會(huì)為人體提供易吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并構(gòu)建保護(hù)性生物膜以防止病原微生物侵入腸道。 近年來(lái)， 越來(lái)越多的證據(jù)顯示：人類與腸道菌的共生關(guān)系除了具有上述這些益處之外，還對(duì)人類的心理（精神）健康有著不可小覷的作用。換言之，近年來(lái)關(guān)于微生物組的功能和重要性的知識(shí)已經(jīng)將腸-腦軸（Gut-Brain Axis）的概念擴(kuò)展到“腸道菌群-腸-腦軸（Microbiota–Gut–Brain Axis）” （如下圖）， 從而突出腸道菌在調(diào)控腸-腦通訊中的重要性。

那么，

在深挖腸道菌群如何影響大腦之前，

我們需要對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有個(gè)基本的了解。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）、腸神經(jīng)系統(tǒng)（ENS）、自主神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)分支，以及神經(jīng)內(nèi)分泌和神經(jīng)免疫途徑都有參與腸道菌和大腦的交流過(guò)程，可見(jiàn)這背后的機(jī)制也是復(fù)雜多樣的。我們先來(lái)看看各個(gè)主要組成部分及其作用：

• CNS有調(diào)節(jié)腸道分泌、感知和蠕動(dòng)性的作用；

• ENS能夠獨(dú)立于脊髓和大腦而支配整個(gè)胃腸道壁，也能接受迷走神經(jīng)和脊柱及骶骨的信號(hào)；

• 迷走神經(jīng)是腸道和大腦間交流的重要通道^[2]；

• 下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamic–pituitary–adrenal/HPA）軸能調(diào)節(jié)人體對(duì)壓力的反應(yīng)，也參與腸道和大腦的對(duì)話。它的活動(dòng)由整個(gè)前腦和腦干的神經(jīng)活動(dòng)控制，除了參與腸腦對(duì)話，還會(huì)影響人體消化、免疫系統(tǒng)、情緒、性行為和能量的儲(chǔ)備及輸出；

• 由于免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)在解剖角度和機(jī)制角度都有緊密的聯(lián)系，腸道和大腦的對(duì)話的方式之一很有可能是通過(guò)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

不言而喻，腸道菌當(dāng)然是腸道-大腦軸的主角之一啦。已有研究發(fā)現(xiàn)：

• 腸道菌對(duì)調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的成熟和功能至關(guān)重要，小膠質(zhì)細(xì)胞的不良損傷也能通過(guò)微生物得到改善；無(wú)菌鼠的社交和意識(shí)行為出現(xiàn)缺陷，有焦慮以及小膠質(zhì)細(xì)胞激活和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)減少的現(xiàn)象。

• 腸道菌還被發(fā)現(xiàn)參與帕金森綜合征患者的神經(jīng)和腸道系統(tǒng)的病理機(jī)制。

既然腸道菌和神經(jīng)系統(tǒng)這么息息相關(guān)，

我們來(lái)看看他們是否真的有“操控大腦”的本事。

3

數(shù)據(jù)不撒謊：

“指揮官“的”小宇宙“很強(qiáng)大！

上文談及“指揮官”的能力，似乎“深不可測(cè)”，那么在現(xiàn)實(shí)中，都有哪些體現(xiàn)呢？

首先情緒行為異常的人（如抑郁癥患者）的腸道菌群就和健康人就不一樣，他們的革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌數(shù)量會(huì)發(fā)生變化，像乳鏈球菌、巨型乳桿菌、梭菌會(huì)增加，而普氏菌、糞腸球菌和擬桿菌均有減少。父母壓力、早期生活壓力和心理壓力也被證實(shí)會(huì)影響腸道菌組成。

既然情緒行為和腸道菌群的異常是同步的，那么改變腸道菌群能扭轉(zhuǎn)我們情緒行為的異常嗎？其實(shí)，有益腸道菌改善我們大腦情緒以及意識(shí)的例子已在動(dòng)物和人類實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)：

4

“指揮官”的“小宇宙”

何以擁有如此威力？

腸道菌群是通過(guò)什么機(jī)制影響我們的情智的呢，已經(jīng)有一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)為這個(gè)問(wèn)題提供了很多支持性答案。

① 迷走神經(jīng)｜被多次點(diǎn)名的迷走神經(jīng)很難不成為腸道菌的信息傳遞途徑了。腸道菌發(fā)出的信息經(jīng)過(guò)迷走神經(jīng)傳入大腦，在孤束核、前額葉皮層和易受微生物轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的杏仁核進(jìn)行信息處理。

② 免疫系統(tǒng)｜腸道菌和免疫系統(tǒng)通過(guò)釋放免疫調(diào)節(jié)劑和/或細(xì)胞因子而相互影響，對(duì)宿主具有潛在的全身作用。

③ 膽汁酸｜膽汁酸能激活原發(fā)性傳入神經(jīng)元上的G蛋白偶聯(lián)受體，進(jìn)而對(duì)宿主和微生物群產(chǎn)生影響。不同的膽汁酸對(duì)微生物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用不同。

④ 腸道菌代謝物｜腸道菌產(chǎn)出的短鏈脂肪酸也是能幫助腸腦對(duì)話的神經(jīng)活性物質(zhì)。其他作物神經(jīng)遞質(zhì)的代謝產(chǎn)物還有很多種，如腸道中的嗜乳酸桿菌和雙歧桿菌能合成產(chǎn)出神經(jīng)活性物質(zhì)GABA ，等等（如下表）。

⑤ 細(xì)菌群體效應(yīng)｜不僅是腸內(nèi)通信的途徑，也能和宿主的活性因子互相作用。例如大腸桿菌能感應(yīng)去甲腎上腺素的信號(hào)，并對(duì)自己菌群的生長(zhǎng)速度、生物膜形成的機(jī)制做出調(diào)整，同時(shí)去甲腎上腺素也能調(diào)節(jié)腸出血性大腸桿菌群和空腸彎曲桿菌的毒力。由于同一神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)不同微生物有不同影響，腸道菌能通過(guò)這種群體反應(yīng)和大腦產(chǎn)生的神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生互相影響的作用。

所以總的來(lái)說(shuō)腸道作為“大腦指揮官”和大腦交流的“手段”還是挺多的，神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、腸道代謝物和其他神經(jīng)活性物質(zhì)都被它們充分利用（如下圖）。而這其中具體的機(jī)制有待進(jìn)一步研究的闡明。

極養(yǎng)君點(diǎn)評(píng)

• 腸道菌在“腸-腦交流”中發(fā)揮著重要作用，也是腸道菌-腸道-大腦軸的主角之一。

• 在小鼠實(shí)驗(yàn)中，無(wú)菌小鼠的焦慮行為和應(yīng)激反應(yīng)可通過(guò)補(bǔ)充益生菌或移植正常小鼠的糞便來(lái)緩解，腸道菌代謝物中的短鏈脂肪酸還能促進(jìn)神經(jīng)元的可塑性和記憶的形成。

• 在臨床試驗(yàn)中， 補(bǔ)充益生菌能改善重度抑郁癥狀和阿茲海默癥患者的認(rèn)知能力， 降低過(guò)度的應(yīng)激反應(yīng)并提高意識(shí)和注意力。

• 腸道菌“指揮”大腦的機(jī)制可通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、腸道菌代謝物及其他神經(jīng)遞質(zhì)多種途徑實(shí)現(xiàn)。

• 腸道菌影響宿主行為這一理論目前還只建立在初步的研究結(jié)果上，具體機(jī)制有待闡明。腸腦交流的機(jī)制一旦被核實(shí)，調(diào)節(jié)腸道菌很可能成為改善人們心理健康、幫助阿茲海默癥患者維持意識(shí)和記憶的新方案。

參考文獻(xiàn)