腸道細菌和大腦有“毛線”關系？

神馬？小小的腸道細菌還能“山高皇帝遠”的影響大腦、影響神經、影響情緒？！

我讀書少，你可不要騙我啊！——小編*真的沒有忽悠您，最近這個話題在在科學界可是很fashion（火熱流行）噠~

*熱心腸先生注：“小編”是來自清華大學微生物學實驗室的“愛吃椰子博士”，定期為熱心腸先生撰稿。

近年來，進展飛速的科學研究已經成功發現了復雜的人類微生物組與肥胖、糖尿病、營養不良等眾多疾病之間密切的聯系。

有些人認為，大腦和行為，就是下一個最有前途和希望的微生物研究“解鎖項目”!

《美國國家科學院院刊》（PNAS）7月28日發表專題文章《Microbes on the mind》，討論腸道微生物是不是真的在大腦和行為中的起到關鍵作用。

《紐約時報》6月28日的一篇專題報道也以《腸道中的細菌能解釋你的心情嗎？》為題，講述了眾科學家多年來的努力和成果，感嘆“我們腸道內豐富的微生物可以告訴我們的，實在是比以前能想到的多太多了！”

從懷疑到重視——揭開“神秘聯系”的面紗

2014年，美國神經科學學會首次舉行了的“大腦-微生物組連接”研討會。

近日，美國國家心理健康研究所（NIMH）資助100萬美元，支持相關的研究計劃，海軍研究辦公室也正在預計在2016年9月，將研究資金增加到330萬美元。

其實，即使是最富有創新精神的科學界，一開始也免不了對“腸道細菌影響宿主神經系統”如此腦洞大開的理論表示難以接受，也有一個從懷疑到重視的過程。

比如，早在1990年，科學家Lyte就提出了“Stress壓力->Immune免疫->Disease疾病”的理論，并開展了很多實驗探究微生物是怎樣響應宿主的壓力、以及探究微生物能否誘發宿主的壓力。

然而無論是1998年他試圖發表研究成果，還是2008年在會議上做報告，都受到了科學界很大的甚至不留情面的質疑，“細菌這管的也太寬了吧？！”

直到2011年，隨著世界各地類似研究的不斷增多，在他發表了第二篇理論文章，提出可以將益生菌“定制”以針對性的治療特定的心理疾病時，科學界才變得更加能夠接受這個“瘋狂”的主意。

目前，已經有很多研究表明，細菌及其“副產品”可主要通過激活神經纖維，或者通過調節宿主機體的免疫激素、神經化學系統，對大腦產生的影響。很可能輔助著神經、大腦生物化學、行為，特別是與壓力，焦慮和抑郁相關的正常發育。

一些研究人員認為，腸道細菌的紊亂，在某些特定的神經精神障礙中可能發揮著不可忽視的作用，例如，焦慮、抑郁和一些兒科疾病，包括自閉癥和多動癥，都已被證明與胃腸道異常有著密切的聯系。（熱心腸先生有“自閉癥”與腸道菌群的專題文章哦！）

事實說話——“精靈鼠小弟”實驗

生來就沒有菌群，并且在無菌隔離器中長大的無菌小鼠，在幫助我們理解菌群作用的道路上，可以說功勞大大的！

科學向來是靠實驗說話的，就讓我們來看看幾個相關、好玩的小鼠實驗吧！

《美國國家科學院院刊》中的一篇論文顯示：盡管面對壓力時候，無菌小鼠的荷爾蒙水平也會升高，但它們在行動上卻看似更為“淡定”——不那么焦慮，不那么謹慎，在正常老鼠會盡量“少待為妙”的開放、暴露的空間中“撒歡奔跑”的時間更久，會遠多于對照組的正常小鼠。

（為啥小編嗅出了一絲“傻大膽”的氣息）看來，這些無菌小鼠的研究表明，形成正常的焦慮和壓力反應，需要腸道菌群的幫助啊！

一項研究發現，當“被迫獲得”了2株脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）中的1株，小鼠會表現出十分異常的溝通和重復性行為，比如“強迫癥”一樣的埋彈珠，埋呀埋呀埋個不停。

作為寶寶最初菌群“種子“的產婦陰道微生物，會被壓力所影響。

最新實驗發現，如果感受到壓力，懷孕早期的鼠媽媽們陰道中的乳酸菌會減少，而它們的鼠寶寶腸道中乳酸菌也會減少，鼠寶寶大腦中與神經信號有關的多個氨基酸”供應量“也會下降。

下一步，科學家計劃用“沒壓力“的鼠媽媽的陰道細菌來治療”有壓力”鼠媽媽所生的幼崽，看看能否減輕他們神經缺陷，從而尋找細菌和神經之間相互作用的機制。

難以理解——細菌和大腦有“毛線”關系？

說到這，估計列位看官就要問了：你說這腸道菌群和肥胖、糖尿病有關，我們還能理解，畢竟人家是在腸道里，和消化代謝脫不開干系；你說和免疫有關呢，人家本身是菌，和免疫系統“互動”也說得通。

但是，你非說細菌和我們的大腦，這看似“八竿子打不到”的，實在想象不出來，能有啥關系啊！

那么，細菌和大腦，到底是不是“完全不搭界”呢？？

其實，我們腸道內的微生物分泌著大量的化學物質，不但有和代謝、免疫相關的因子，也包括了與我們的神經細胞用來溝通和調節情緒的物質相同的東西——多巴胺、血清素和γ-氨基丁酸(GABA)等等。

因此，科學家正在試圖證明：腸道微生物與神經系統之間的交流所用的“語言”，正是與我們大腦用來中轉、傳遞信息的“語言”，某些神經化學物質一樣！

最近的研究表明，小鼠如果在懷孕期間受到壓力，傳遞給幼崽的某種細菌將會變少，這種類型的細菌釋放GABA的數量巨大，而GABA正是一種抑制性的神經遞質，起到讓神經活動的“平靜”下來的效果。

最常見的抗焦慮藥物，像安定和阿普唑侖，工作原理都是靶向GABA受體。

另外，幾個研究小組的研究報告均顯示：無菌小鼠大腦皮層和海馬體中的神經生長因子BDNF的水平的都比健康小鼠的正常值要低。

同時，越來越多的證據表明：對于許多心理疾病來說，能夠干預的“關鍵窗口期“是非常有限的。

例如，自閉癥就是源于大腦早期發育中存在的問題；而精神分裂癥，至少部分應歸咎于由于青春期和成年早期大腦成熟過程的缺陷。

同樣的，菌群對壓力和焦慮相關的神經回路的影響也顯現出了“關鍵時期“。已經有證據表明，細菌可影響早期的大腦回路：研究人員發現，腸道細菌可以扭轉無菌小鼠的某些行為異常，但只有在10周齡以前處理才有效果。

另一項研究發現，無菌小鼠壓力應激激素水平的升高，可在6周齡被腸道菌群植入所逆轉，但在14周齡的成年期就不行。

這說明，菌群的存在或缺失可以塑造神經回路對壓力的控制和焦慮，但這些回路一旦在無菌小鼠中錯誤的形成，就會很難在生命后期使用菌群進行干預。

是不是正與心理疾病的“關鍵窗口期“不謀而合？這很可能不只是一個巧合——如果能證明菌群在大腦發育的敏感階段發揮關鍵作用，那么其作為一種潛在治療靶標的可能性將極大增加！

意義重大——改變細菌，來對抗心理疾病

為什么科學家們如此急于解開細菌、行為、生物化學之間這個錯綜復雜的關系呢？——沒錯，一大動機就是：菌群靶向的治療很有可能將成為治療心理健康問題的有力工具！

想想看，也許有一天，我們可以使用微生物來診斷神經發育障礙，治療心理疾病，甚至修復大腦中的某些問題。多么令人興奮啊！

不但可以為我們現在還不夠理想的精神疾病治療手段，“指出”一條新的發展路徑，還可以作為改進現有方法的突破口。

而且，微生物移植不是侵入式腦部手術，正如一位科學家所說：“雖然改變一個病人的細菌可能會有點困難，但它仍然看起來比改變他的基因要簡單得多了！”

雖然菌群干預到底會不會發展成為一種臨床可用的精神疾病療法還未可知，但已有實驗表明，特定菌株（或組合）不但能在小鼠中發揮作用，也的確能夠影響人類的大腦和行為！

2011年發表的一項研究中，55例健康的志愿者在1個月中飲用含有Lactobacillus helveticus R0052 和 B. longum R0175的這兩種益生菌的混合液。在隨后的心理測試中，相比喝了安慰劑的志愿者，喝了菌液的志愿者們的抑郁、憤怒和敵意水平的顯著降低。

今天的“腦洞大開”就為您介紹到這兒啦~~

雖然菌群和神經系統之間“互動”的作用機理還沒有解釋清楚，想要搞透徹還有很長很長的路要走，但我們有理由期待：這個“腦洞大開”的神秘聯系將為我們理解奇妙的生物世界，為精神疾病的治療和干預打開一片廣闊的新天地！

科學，加油加油！

參考資料

1. News Feature: Microbes on the mind , Helen H. Shen, PNAS ,July 28, 2015 vol. 112 no. 30,9143–9145

2. Can the Bacteria in Your Gut Explain Your Mood? - Peter Andrey Smith, The New York Times June 23, 2015

發表于 2015-08-09 00:00
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