肠道细菌和大脑有“毛线”关系？

神马？小小的肠道细菌还能“山高皇帝远”的影响大脑、影响神经、影响情绪？！

我读书少，你可不要骗我啊！——小编*真的没有忽悠您，最近这个话题在在科学界可是很fashion（火热流行）哒~

*热心肠先生注：“小编”是来自清华大学微生物学实验室的“爱吃椰子博士”，定期为热心肠先生撰稿。

近年来，进展飞速的科学研究已经成功发现了复杂的人类微生物组与肥胖、糖尿病、营养不良等众多疾病之间密切的联系。

有些人认为，大脑和行为，就是下一个最有前途和希望的微生物研究“解锁项目”!

《美国国家科学院院刊》（PNAS）7月28日发表专题文章《Microbes on the mind》，讨论肠道微生物是不是真的在大脑和行为中的起到关键作用。

《纽约时报》6月28日的一篇专题报道也以《肠道中的细菌能解释你的心情吗？》为题，讲述了众科学家多年来的努力和成果，感叹“我们肠道内丰富的微生物可以告诉我们的，实在是比以前能想到的多太多了！”

从怀疑到重视——揭开“神秘联系”的面纱

2014年，美国神经科学学会首次举行了的“大脑-微生物组连接”研讨会。

近日，美国国家心理健康研究所（NIMH）资助100万美元，支持相关的研究计划，海军研究办公室也正在预计在2016年9月，将研究资金增加到330万美元。

其实，即使是最富有创新精神的科学界，一开始也免不了对“肠道细菌影响宿主神经系统”如此脑洞大开的理论表示难以接受，也有一个从怀疑到重视的过程。

比如，早在1990年，科学家Lyte就提出了“Stress压力->Immune免疫->Disease疾病”的理论，并开展了很多实验探究微生物是怎样响应宿主的压力、以及探究微生物能否诱发宿主的压力。

然而无论是1998年他试图发表研究成果，还是2008年在会议上做报告，都受到了科学界很大的甚至不留情面的质疑，“细菌这管的也太宽了吧？！”

直到2011年，随着世界各地类似研究的不断增多，在他发表了第二篇理论文章，提出可以将益生菌“定制”以针对性的治疗特定的心理疾病时，科学界才变得更加能够接受这个“疯狂”的主意。

目前，已经有很多研究表明，细菌及其“副产品”可主要通过激活神经纤维，或者通过调节宿主机体的免疫激素、神经化学系统，对大脑产生的影响。很可能辅助着神经、大脑生物化学、行为，特别是与压力，焦虑和抑郁相关的正常发育。

一些研究人员认为，肠道细菌的紊乱，在某些特定的神经精神障碍中可能发挥着不可忽视的作用，例如，焦虑、抑郁和一些儿科疾病，包括自闭症和多动症，都已被证明与胃肠道异常有着密切的联系。（热心肠先生有“自闭症”与肠道菌群的专题文章哦！）

事实说话——“精灵鼠小弟”实验

生来就没有菌群，并且在无菌隔离器中长大的无菌小鼠，在帮助我们理解菌群作用的道路上，可以说功劳大大的！

科学向来是靠实验说话的，就让我们来看看几个相关、好玩的小鼠实验吧！

《美国国家科学院院刊》中的一篇论文显示：尽管面对压力时候，无菌小鼠的荷尔蒙水平也会升高，但它们在行动上却看似更为“淡定”——不那么焦虑，不那么谨慎，在正常老鼠会尽量“少待为妙”的开放、暴露的空间中“撒欢奔跑”的时间更久，会远多于对照组的正常小鼠。

（为啥小编嗅出了一丝“傻大胆”的气息）看来，这些无菌小鼠的研究表明，形成正常的焦虑和压力反应，需要肠道菌群的帮助啊！

一项研究发现，当“被迫获得”了2株脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）中的1株，小鼠会表现出十分异常的沟通和重复性行为，比如“强迫症”一样的埋弹珠，埋呀埋呀埋个不停。

作为宝宝最初菌群“种子“的产妇阴道微生物，会被压力所影响。

最新实验发现，如果感受到压力，怀孕早期的鼠妈妈们阴道中的乳酸菌会减少，而它们的鼠宝宝肠道中乳酸菌也会减少，鼠宝宝大脑中与神经信号有关的多个氨基酸”供应量“也会下降。

下一步，科学家计划用“没压力“的鼠妈妈的阴道细菌来治疗”有压力”鼠妈妈所生的幼崽，看看能否减轻他们神经缺陷，从而寻找细菌和神经之间相互作用的机制。

难以理解——细菌和大脑有“毛线”关系？

说到这，估计列位看官就要问了：你说这肠道菌群和肥胖、糖尿病有关，我们还能理解，毕竟人家是在肠道里，和消化代谢脱不开干系；你说和免疫有关呢，人家本身是菌，和免疫系统“互动”也说得通。

但是，你非说细菌和我们的大脑，这看似“八竿子打不到”的，实在想象不出来，能有啥关系啊！

那么，细菌和大脑，到底是不是“完全不搭界”呢？？

其实，我们肠道内的微生物分泌着大量的化学物质，不但有和代谢、免疫相关的因子，也包括了与我们的神经细胞用来沟通和调节情绪的物质相同的东西——多巴胺、血清素和γ-氨基丁酸(GABA)等等。

因此，科学家正在试图证明：肠道微生物与神经系统之间的交流所用的“语言”，正是与我们大脑用来中转、传递信息的“语言”，某些神经化学物质一样！

最近的研究表明，小鼠如果在怀孕期间受到压力，传递给幼崽的某种细菌将会变少，这种类型的细菌释放GABA的数量巨大，而GABA正是一种抑制性的神经递质，起到让神经活动的“平静”下来的效果。

最常见的抗焦虑药物，像安定和阿普唑仑，工作原理都是靶向GABA受体。

另外，几个研究小组的研究报告均显示：无菌小鼠大脑皮层和海马体中的神经生长因子BDNF的水平的都比健康小鼠的正常值要低。

同时，越来越多的证据表明：对于许多心理疾病来说，能够干预的“关键窗口期“是非常有限的。

例如，自闭症就是源于大脑早期发育中存在的问题；而精神分裂症，至少部分应归咎于由于青春期和成年早期大脑成熟过程的缺陷。

同样的，菌群对压力和焦虑相关的神经回路的影响也显现出了“关键时期“。已经有证据表明，细菌可影响早期的大脑回路：研究人员发现，肠道细菌可以扭转无菌小鼠的某些行为异常，但只有在10周龄以前处理才有效果。

另一项研究发现，无菌小鼠压力应激激素水平的升高，可在6周龄被肠道菌群植入所逆转，但在14周龄的成年期就不行。

这说明，菌群的存在或缺失可以塑造神经回路对压力的控制和焦虑，但这些回路一旦在无菌小鼠中错误的形成，就会很难在生命后期使用菌群进行干预。

是不是正与心理疾病的“关键窗口期“不谋而合？这很可能不只是一个巧合——如果能证明菌群在大脑发育的敏感阶段发挥关键作用，那么其作为一种潜在治疗靶标的可能性将极大增加！

意义重大——改变细菌，来对抗心理疾病

为什么科学家们如此急于解开细菌、行为、生物化学之间这个错综复杂的关系呢？——没错，一大动机就是：菌群靶向的治疗很有可能将成为治疗心理健康问题的有力工具！

想想看，也许有一天，我们可以使用微生物来诊断神经发育障碍，治疗心理疾病，甚至修复大脑中的某些问题。多么令人兴奋啊！

不但可以为我们现在还不够理想的精神疾病治疗手段，“指出”一条新的发展路径，还可以作为改进现有方法的突破口。

而且，微生物移植不是侵入式脑部手术，正如一位科学家所说：“虽然改变一个病人的细菌可能会有点困难，但它仍然看起来比改变他的基因要简单得多了！”

虽然菌群干预到底会不会发展成为一种临床可用的精神疾病疗法还未可知，但已有实验表明，特定菌株（或组合）不但能在小鼠中发挥作用，也的确能够影响人类的大脑和行为！

2011年发表的一项研究中，55例健康的志愿者在1个月中饮用含有Lactobacillus helveticus R0052 和 B. longum R0175的这两种益生菌的混合液。在随后的心理测试中，相比喝了安慰剂的志愿者，喝了菌液的志愿者们的抑郁、愤怒和敌意水平的显著降低。

今天的“脑洞大开”就为您介绍到这儿啦~~

虽然菌群和神经系统之间“互动”的作用机理还没有解释清楚，想要搞透彻还有很长很长的路要走，但我们有理由期待：这个“脑洞大开”的神秘联系将为我们理解奇妙的生物世界，为精神疾病的治疗和干预打开一片广阔的新天地！

科学，加油加油！

参考资料

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

发表于 2015-08-09 00:00
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