深度解讀腸道菌群如何通過腦腸軸影響機體大腦健康｜微生態前沿

摘要：腸道微生物是生活在我們機體腸道中的微生物菌群，這類特殊的微生物對機體營養物質代謝、機體發育、免疫力以及多種疾病的發生等方面都非常重要。近些年來，很多科學家都發現腸道菌群或許會通過一種特殊的腸-腦軸來影響機體的大腦結構以及很多大腦相關疾病的發生，比如阿爾茲海默式症、帕金森疾病等疾病，本文中小編就對相關亮點研究進行了整理盤點，分享給大家！

【1】腸應激綜合症患者大腦結構與腸道微生物之間的關係

新聞閱讀：Study shows association between gut microbes and brain structure in people with IBS

最近一項由UCLA的研究者們作出的研究揭示了患有腸道應激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）的患者其體內腸道微生物組與大腦之間的關係。

該研究第一次揭示患有IBS的患者腸道微生物組與大腦參與處理感受信號的區域之間的關係。結果表明，大腦產生的信號能夠影響微生物組的構成，而微生物分泌的化學物質又能夠反過來塑造大腦的結構。此外，研究者們還對兒童外傷，大腦的發育以及腸道微生物組結構之間的聯繫進行了深入的探究。

此前在小鼠水平的研究表明腸道的微生物能夠調節大腦的功能以及行為，同時大腦產生的信號也能夠調節腸道微生物的組成，然而，直到如今，僅僅有一項人體水平的研究證實了這一結論。

此外，雖然有很多研究報道了患有IBS疾病的人群中腸道微生物組結構的改變這一現象，但對於其中具體的微生物成分的變化卻一直沒有統一的結論，而且對於這些變化對IBS相關癥狀的影響也沒有具體的研究。

【2】深入解讀腦-腸軸交流機制 為何抗抑鬱葯能夠治療腸道疾病？

新聞閱讀：The brain and the gut talk to each other： how fixing one could help the other

人們普遍認為，情緒能夠直接影響胃部功能，早在1915年，哈佛大學的生理學家Walter Cannon就指出，當動物受到驚嚇時其機體中胃部功能就會發生改變，當然，相同的情況也會在人類中發生，那些壓力較大的人通常都會出現腹瀉和胃痛的癥狀。

如今我們都知道這或許是大腦和胃腸道系統之間溝通交流所致，人類腸道中生存著100萬億個細菌，這些細菌也是大腦-腸道交流過程中的重要參與者；最近關於二者的關聯性研究就讓研究人員利用溝通療法和抗抑鬱藥物來治療患者的一些慢性腸道問題，研究者的主要目的就是通過高速大腦對腸道的錯誤進行修復來干擾兩個器官之間的交流機制。

有研究就發現，「溝通療法」（talk therapy）能夠幫助改善抑鬱症，並且改善胃腸道疾病患者的生活質量，而抗抑鬱藥物則對腸道疾病以及患者所伴隨的焦慮及抑鬱癥狀均有有益的效應。

【3】心理所發現皮膚健康受腸-腦-皮軸影響

已有研究表明，皮膚疾病與精神疾病具有共病性，基礎和臨床研究發現精神心理因素對皮膚病發病有影響作用。如心理應激會加重多種皮膚疾病，特別是特應性皮炎、銀屑病、脂溢性濕疹、結節性痒疹、扁平癬、慢性蕁麻疹、斑禿和瘙癢等。此外，腸道微生物可影響皮膚疾病的發生，並且精神狀態與腸道微生物狀況可反映皮膚健康狀況。反之，皮膚狀況也可作為精神狀態和腸道微生物狀況的評估參照。但是，皮膚疾病、精神疾病與腸道微生物之間的關係有待進一步研究。

中國科學院心理研究所心理健康重點實驗室金鋒研究組通過研究發現：患有心理和精神疾病的人群同時患有皮膚問題的比例非常高，通過檢測腸道微生物組成發現這些人的腸道共生微生物的組成與健康人存在明顯不同。在實施了針對腸道微生物的干預措施後，隨著腸道共生微生物良好狀態的恢復，患者的精神狀態和皮膚癥狀均會隨之改善。科學家將腸道狀態、腸道微生物以及心理疾病與皮膚疾病的關聯稱作腸道-大腦-皮膚軸（簡稱腸-腦-皮軸，gut-brain-skin axis）。

【4】腸道微生物是如何與大腦交流的

腸道微生物是近年來十分熱門的一個研究領域。最近的研究表明，它們可以影響人類的健康、行為和某些神經疾病，比如自閉症。但是它們如何與大腦交流呢？來自伊利諾伊大學的一項新研究結果表明，某些腸道細菌和大腦代謝物之間存在著一種溝通途徑，這種途徑是通過一種名為皮質醇的血液化合物來實現的。出乎意料的是，這一發現提供了一種解釋自閉症特徵的潛在機制。該研究於近日發表於Gut Microbes上。

「在嬰兒期，神經代謝的改變對大腦發育有深遠的影響，微生物或者說居住在我們腸道內的細菌、真菌和病毒的集合在這個過程中扮演著重要的角色。」 伊利諾伊大學神經科學項目的博士生Austin Mudd說。「然而，目前還不清楚哪些特定的腸道細菌在大腦發育過程中影響最強，以及哪些因素可能會影響腸道和大腦的關係。」

研究人員研究了1個月大的小豬，它們與人類嬰兒的腸道和大腦發育非常相似。研究人員首先確定了豬的糞便和升結腸內容物中細菌的相對丰度，然後測量血液和大腦中某些化合物的濃度。

【5】腸道菌群對大腦發育和行為影響成研究熱點

很多發現常常讓我感到吃驚。這個領域是開放的，它有點像「西大荒」。

自從Rebecca Knickmeyer與她最新的大腦研究項目參與者相識以來，時間已過去了1年。Knickmeyer是美國北卡羅來納大學教堂山分校醫學院神經學家，通過一連串的行為和性格測試，她希望看到30名新生兒如何學會爬行，並成長為具有認知能力的1歲兒童。

接下來，如果一切進展順利，當嘈雜的核磁共振對他們的大腦成像時，這些孩子應該睡得很沉穩。「我們希望一切都萬無一失。」Knickmeyer 說，「如果有孩子想要往門外闖，我們很清楚應該做什麼。」

【6】Science子刊：驚人發現！腸道細菌或可改變腸道和大腦的功能

DOI：10.1126/scitranslmed.aaf6397

日前，一項刊登在國際雜誌Science Translational Medicine上的研究報告中，來自麥克馬斯特大學的研究人員通過研究發現，腸道中的細菌或許能夠影響腸道易激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）患者機體腸道和行為的癥狀，相關研究或為研究人員開發微生物定向療法提供了新的思路和見解。

腸道易激綜合征是一種常見的胃腸道疾病，其會影響機體的大腸組織，而患者也會遭受腹痛以及排便習慣的改變，比如腹瀉和便秘等，通常患者還會伴隨出現慢性焦慮和抑鬱症等，當前的療法目的就是改善患者的癥狀，但患者的病因並不清楚，所以這些療法的療效顯得非常有限。

本文研究中研究人員希望通過研究能夠深入闡明是否發生腹瀉的IBS患者機體的糞便微生物能夠影響受體小鼠機體的腸道和大腦功能，利用糞便移植，研究人員就將IBS患者（焦慮或者非焦慮患者）機體的微生物群落轉移到了無菌小鼠機體中，隨後研究者發現，相比接受健康個體微生物的小鼠而言，接受IBS患者機體中微生物的小鼠慢慢會表現出腸道功能和行為的改變。

【7】Cell：重磅！揭示腸道-大腦對話新機制

doi：10.1016/j.cell.2017.05.034

小鼠腸道感覺細胞通過血清素直接與腸道神經元進行對話，讓大腦知道某些化合物是否存在。這些腸道細胞將腸道的內含物告訴大腦。但是對這種腸道-大腦對話的分子機制的認識因技術限制受到阻礙。如今，在一項新的研究中，通過研究小鼠腸道類器官和腸道組織切片中的一種關鍵的腸道感覺細胞（即腸嗜鉻細胞），來自美國加州大學舊金山分校等研究機構的研究人員揭示出哪些分子信號激活這些所謂的腸嗜鉻細胞（enterochromaffin cell），以及這些細胞如何將這些化合物的存在傳遞到中樞神經系統。相關研究結果於2017年6月22日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「Enterochromaffin Cells Are Gut Chemosensors that Couple to Sensory Neural Pathways」。

腸嗜鉻細胞是一種腸上皮內分泌細胞。它們是非常罕見的，僅占腸上皮的1%不到，但是負責產生身體90%的血清素。有人已提出這些細胞發揮著化學感測器的作用，檢測腸腔中的分子，並且作出反應，分泌血清素來觸發神經元控制的腸道運動、收縮和疼痛。但是這些腸腔分子可能是什麼，血清素如何發揮它對神經元的影響，仍然是未知的。

論文共同通信作者、加州大學舊金山分校神經科學家David Juliu說，「問題在於血清素僅是擴散出去與遠處的神經元相互作用？或者神經元和腸嗜鉻細胞之間也存在點對點連接？」他說，這樣的突觸連接是有先例的，並且解釋道，已有人報道一組相關的腸上皮細胞（被稱作腸內分泌細胞）與神經元之間存在直接的突觸連接（Journal of Clinical Investigation， doi：10.1172/JCI78361）。

【8】腸道細菌——人體的第二個「大腦」

在20世紀，最偉大的醫學創新是抗生素的發展。它改變了我們對抗疾病的能力。但在21世紀，人們正在重新考慮抗生素與細菌的關係，得出的結論是，細菌並不總對我們是有害的，有許多生物都對我們的健康其實非常重要。

微生物組之間的相互作用影響整個身體的器官系統，包括大腦。這一發現導致科學家有興趣研究利用腸系微生物潛在治療神經精神障礙的可能性，以及研究調查腸道和微生物組是如何影響健康和病患者大腦的。但可惜的是到目前為止沒有人確切地知道多少或什麼類型的微生物可能存在我們的身體上或身體中。

在我們腸道生活著的細菌與我們的免疫、內分泌和神經系統密切交織在一起。關係是雙向的：微生物組影響這些系統的功能，反過來這些系統又改變細菌群落的活性和組成。我們開始解開這種複雜性，並深入了解腸道細菌如何干擾機體的其餘部分，特別是它們是如何影響大腦的。

【9】CNS解析 | 肚子決定腦袋，腸道菌群影響運動神經

腸道菌群影響神經發育、個體行為以及神經系統紊亂等。然而，腸道菌群和神經退行性疾病之間的功能性連接卻一直不甚清楚。共核蛋白病（Synucleinopathies）的主要特徵為a-synuclein蛋白（aSyn）的聚集，從而引起運動功能失常，表現為帕金森症（Parkinson』s disease，PD）。利用過表達aSyn的轉基因小鼠，作者研究發現腸道菌群影響運動功能、小膠質細胞活性和aSyn病理。在成年小鼠PD疾病模型中，使用抗生素可以緩解病情，反之，給予微生物菌群會加重病情，從而進一步證實了二者之間的關聯。

進一步研究發現，給無菌小鼠口服特殊微生物代謝物，可以促進神經免疫反應和運動功能。有意思的是，將分別從PD病人和健康人中提取的微生物組，移植至過表達aSyn的轉基因小鼠中，前者的物理運動能力的受損情況進一步加劇。綜上，腸道菌群影響運動能力，微生物組群的改變有可能是誘發PD的因素之一。

【10】腸道微生物會影響帕金森？！

來自芬蘭的研究者們發表了一項新的研究成果：他們通過比較正常人與帕金森（PD）患者腸道微生物成分特徵，發現相比於正常樣本，PD患者腸道微生物群中普雷沃氏菌科的丰度發生了明顯的下降。這一發現可能為研究PD的發生提供了一條非常有價值的線索。

「儘管這一發現僅僅是『表面工作』（指研究部位較淺）」，然而卻為我們深入研究提供了極佳的理由"，芬蘭赫爾辛基大學大學神經學系的教授，Filip Schepenjans博士說道。「如果進一步的研究能夠證明PD是由於腸道這種特定微生物的缺失而引發的，那麼向患者體內補充此種微生物就可能減緩疾病的惡化，甚至阻止疾病的發生。」

相關研究成果發表在《Movemont Disorders》雜誌的三月刊上。

「這是一項非常有意思的發現」，Schepenjans說：「我們將會重點研究這一問題，因為我們研究這項課題的最終目的就是要找到那些我們能夠改變的因素」。然而，一個更加迫切的目標就是要確認腸道微生物組成分的改變在PD出現前就已經發生。

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