肠道微生物：影响大脑发育，主宰情绪健康
一般认为，微生物和脑之间几乎不存在什么相互作用。可近年来有越来越多的研究显示，肠道微生物会影响宿主行为，改变它们的脑部生理活动和神经生化反应。研究人员已经发现，胃肠道疾病和精神状况，如焦虑、压抑、自闭、精神分裂、神经退行性紊乱等之间存在着关联性。德国研究人员还发现，肠道菌群会影响到大脑的免疫系统，可能还与阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等脑部疾病密切相关。因此，肠道被喻为人类的“第二大脑”，寄居在我们肠道的微生物有1014万之多。人体50%的多巴胺和95%的5-羟色胺是在肠道里面合成的，人类情绪的很大一部分受肠道神经系统影响，甚至人类幸福感的体验也依赖于从肠道向上传至大脑的信息。在不久的将来,通过操控肠道微生物也许会在治疗精神-健康失调类疾病方面发挥重要作用。
■ 中国妇女报、中华女性网记者 彭芸
最近，《科学》杂志评选出近十年之10大科学卓见，其中就包括微生物组。人体内的微生物多达1000多种，特别是胃肠道内的微生物最为丰富，有1014万之多，约为我们身体细胞数量的5-10倍。微生物组在狭义上指的就是肠道源基因组，已知它们的基因总数超过30万个，是人体基因数量的10倍左右。
一般认为，微生物和脑之间几乎不存在什么相互作用。可近年来有越来越多的研究显示，肠道微生物会影响宿主行为，改变它们的脑部生理活动和神经生化反应。研究人员已经发现，胃肠道疾病和精神状况，如焦虑、压抑、自闭、精神分裂、神经退行性紊乱等之间存在着关联性。德国研究人员还发现，肠道菌群会影响到大脑的免疫系统，可能还与阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等脑部疾病密切相关。因此，通过操控肠道微生物来预防和治疗某些疾病或许比直接操控基因更方便可行，肠道微生物也许会在治疗精神~健康失调类疾病如抑郁症等方面发挥重要作用。
肠道微生物会影响大脑免疫系统和脑发育
科学研究表明，人体肠道微生物是一个复杂系统，各种菌群平衡分布，相互依赖和制约，其中半数以上为中性菌群，如肠杆菌、酵母菌以及肠球菌等；约10%为恶性菌群，如葡萄球菌、幽门螺旋杆菌等；剩下大约30%是良性菌群，如乳酸菌、双歧杆菌等。中性菌帮助消化和分解残渣；良性菌可以合成人体需要的维生素并降低摄入的病原微生物感染能力；而恶性菌降解食物后生成大量硫化氢、氨、吲哚类等神经性毒害气体及物质，可导致人体精神异常压抑或者亢奋，根据个体能力强弱表现出自闭或暴力倾向。
2000年，一场洪水污染了加拿大沃克顿镇的饮用水源，将大肠杆菌、空肠弯曲杆菌等病菌带入水中，使大约2300人遭受严重的胃肠道感染，其中许多人发展成了慢性过敏性肠道综合征(IBS)。加拿大麦克马斯特大学的肠胃病专家斯蒂芬·柯林斯的研究团队发现，在患病后的8年里沃克顿镇部分人情绪焦虑、意志消沉，从而引起精神病学家展开肠道微生物对神经影响的激烈讨论和相关研究。
麦克马斯特大学另一位肠胃病专家普莱米索·伯奇科的研究团队在2011年的实验中，在不同种类的小鼠之间互相移植了肠道微生物组，结果发现一种小鼠的行为特征与其微生物组是相伴相随的。较内向的小鼠携带了更富冒险精神的小鼠的微生物组后，会表现出更多的探索性行为。伯奇科说：“微生物组真能驱动宿主的行为类型，表现出明显不同的行为。”他们在一份尚未发表的研究中指出，把那些罹患IBS并有焦虑症状的人的粪便中微生物提取出来，移植到小鼠体内，小鼠也会出现类似的焦虑行为，而移植健康人的粪便细菌则没有这种情况。
瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的免疫学家斯文·皮特森和神经学家罗彻利·迪亚兹·海杰茨也通过实验证明，与携带自然微生物的小鼠相比，无菌鼠表现出的焦虑行为更少。皮特森说，微生物的代谢产物会影响成年小鼠血脑屏障的基本生理活动。肠道微生物把复杂的碳水化合物分解成短链脂肪酸，同时伴随着一系列效应：比如脂肪酸丁酸盐，会通过强化细胞间的连接来加固血脑屏障。
德国弗赖堡大学医学院也发布新闻公报说，研究人员首次在动物试验中发现，实验鼠肠道细菌可控制大脑内小胶质细胞的成熟过程及其功能。小胶质细胞具有修复受损脑组织的特殊功能，被称为“脑内医生”。多项研究表明，小胶质细胞在帕金森氏症及阿尔茨海默氏症等疾病中扮演重要角色。
研究人员发现，在肠道菌群分解膳食纤维、奶制品等食品时，会产生一种短链脂肪酸。这种脂肪酸会作为信使物质，通过血液循环到达大脑，帮助小胶质细胞快速有效地应对炎症反应。试验表明，肠道菌群会影响小胶质细胞的生长，这体现出均衡膳食对大脑健康的重要性。
去年10月，在美国神经科学协会2015年度会议上，爱尔兰科克大学神经科学家约翰·克莱恩和同事提交了他们对髓鞘形成的研究表明，髓鞘的形成也受肠道微生物的影响，至少某些特殊脑区会受其影响。克莱恩一直在推广“肠—脑轴心”的观点，他说，血脑屏障调控、神经形成、小胶质神经细胞活动、脑和脊髓中的类免疫细胞方面的研究过程，现在都显示着是由微生物调控的。
肠道微生物可能主宰心情好坏，或致儿童自闭症和孤独症
事实上，人体肠道还可能影响着人的心情和心理健康。美国哥伦比亚大学教授迈克·格尔森将肠道比喻为人类的“第二大脑”，他在《科学美国人》杂志上发表文章认为，控制人类以及某些哺乳动物情感的五羟色胺、多巴胺以及多种让人情绪愉快的激素，95%是在肠道里面合成的。格尔森还强调，情绪的很大一部分受肠道神经系统影响，例如“忐忑不安”就是肠道对生理压力或紧张的提示信号，甚至人类幸福感的体验也依赖于从肠道向上传至大脑的信息。
最近的研究也表明，肠道微生物能直接改变神经递质浓度，让它们能与神经元沟通。去年，加利福尼亚大学洛杉矶分校的生物学家伊莲妮·肖发表了她们的研究，检验某些肠道微生物的代谢产物是怎样促进结肠内壁细胞产生羟色胺。在小鼠体内，周边细胞贡献的羟色胺占60%，而在人体内，这一比例超过90%。肖的团队还发现无菌鼠血液中的羟色胺浓度明显降低，如果向无菌鼠肠道引入芽孢细菌(由梭状芽胞杆菌控制，能分解短链脂肪酸)，它们的羟色胺血液浓度还能恢复正常。反过来，如果给带有自然菌群的小鼠使用抗生素，它们产生的羟色胺浓度会降低。有趣的是，一些抗抑郁药物发挥效用靠的就是增加神经连接处的羟色胺。
美国北卡罗来纳大学教堂山分校医学院的神经科学家丽贝卡·耐克迈耶及同事正在进行一项最新的婴儿脑发育研究中，在扫描婴儿脑区时，杏仁核和前额叶皮层这两个脑区都受微生物群的影响。孩子们的饮食习惯、家庭生活及其他环境因素，都会影响他们的微生物组和神经系统发育。
哥拉什医学院胃肠病营养与研究中心的一项研究也发现，当人体肠道菌群里的一种芽孢杆菌数量占优势时，会分泌神经毒素，造成腹泻或对神经的侵害，儿童自闭症与此有直接关系。
美国学者博尔特则认为，孤独症可能是由于长期亚急性破伤风梭菌(致病性梭状芽孢杆菌的一种)感染所致，胃肠道感染这种病菌后，抑制了神经递质的释放，从而引起了孤独症的各种行为表现。最新一项研究也发现，一种肠道微生物的代谢产物—丙酸，可引起大鼠患孤独症。这些发现都提示了孤独症患者的肠道菌群发生了改变，特别是梭状芽孢杆菌类。
未来有望靠调控肠道菌群来治疗精神-健康失调类疾病
很明显，肠道微生物菌群的合理分工影响着我们的生理和心理健康，越来越多的研究证实，肠道微生物与抑郁、肥胖、糖尿病、大肠癌、心脑血管疾病等多种疾病有关，肠道微生物还可能通过肠-脑轴影响我们的脑行为，甚至心理状态。目前，尽管调节肠道菌群的益生菌主要被用于各种消化道疾病的治疗及健康饮食，但有益微生物对抑郁、焦虑等情绪的改善正日益受到重视，通过操纵微生物来预防和治疗一些疾病的研究已展开。
2015年，美国宾夕法尼亚大学神经学家特蕾西·贝尔发表了她的研究，在实验中贝尔给怀孕母鼠一些压力刺激，结果发现母鼠产道的乳酸菌数量明显降低。产道菌是其后代小鼠肠道微生物的主要来源。贝尔还发现，微生物有可能影响小鼠的神经发育，尤其是对雄性小鼠。贝尔还指出，如果给剖腹产小鼠饲喂有压力的母鼠阴道微生物，它们的神经发育会大致模仿受压力影响的母鼠。现正进行另一项研究，看是否能用无压力母鼠的产道菌来治疗有压力母鼠生出的小鼠。
美国纽约大学医学院微生物学家玛丽娅·多明戈斯·贝罗的研究对象是剖宫产婴儿，她用取自婴儿母亲产道的纱布擦洗他们的嘴和皮肤，并观察擦洗后对婴儿有什么影响，是否能像通过产道出生的婴儿那样发展出微生物群。
麻省理工《科技创业》网近日报道了一个不同寻常的移植案例，一位患有艰难梭菌感染的女患者生命垂危，科学家从患者健康丈夫的肠道中提取了部分微生物，并注射到患者肠道中，结果这位患者奇迹般痊愈了。
通过益生菌促进肠道菌群的平衡，抑制梭状芽孢杆菌的生长，减少有害菌产生的有毒物质，也将是未来治疗孤独症的有效替代手段之一。多伦多大学营养科学学院研究人员饶等研究发现，补充益生菌乳酸杆菌可减轻慢性疲劳综合征患者的焦虑情绪。
目前，利用人体肠道微生物来治疗精神—健康失调类疾病这一新兴领域，正得到许多支持和发展。在过去两年中，美国国家精神卫生研究所就资助了7项试验型研究，每项都达到100万美元，以检验科学家提出的“微生物组—肠—脑轴心”。在欧洲，MyNewGut计划的实施让这类研究更有价值，比如开发合理的饮食搭配，缓解与脑有关的机体失调。
相关链接
缺膳食纤维，肠道菌群会饿死
都说膳食纤维重要，但很多人觉得少吃点也无所谓。发表在最新一期《自然》杂志上的美国斯坦福大学一个研究会告诉你后果有多严重：肠道菌群会被活活“饿死”。
斯坦福大学微生物学和免疫学系的贾斯汀·舍恩博格和他的研究团队通过小鼠实验发现，有着人类肠道菌群的小鼠如果饮食中缺乏膳食纤维，其肠道菌群中微生物的多样性会显著下降，极易引发相关疾病。如果连续四代都是如此，即便改回富含膳食纤维的饮食也无法恢复菌群的原本状态。
此前就有研究人员发现，如今依然以狩猎和采集为生和那些保持着农业社会生活方式的人，肠道菌群的多样性要高于那些生活在工业化社会中的人。后者饮食中膳食纤维的缺乏被认为是造成这种差异的一种可能。
可供菌群使用的碳水化合物存在于膳食纤维中，也是肠道微生物的主要能量来源。研究人员给年纪较小的小鼠种植了人类肠道微生物，来确定减少碳水化合物对其造成的影响。他们发现在一代中，摄入碳水化合物含量低的小鼠肠道菌群的变化还可通过改变饮食结构的方式得以逆转。但如果连续四代都摄入缺乏碳水化合物的食物，肠道菌群的多样性将不断降低，在这种情况下，只有移植失去的微生物群体加上摄入富含可供菌群使用的碳水化合物才能恢复肠道菌群的多样性。 (敏稳)
■ 中国妇女报、中华女性网记者 彭芸
最近，《科学》杂志评选出近十年之10大科学卓见，其中就包括微生物组。人体内的微生物多达1000多种，特别是胃肠道内的微生物最为丰富，有1014万之多，约为我们身体细胞数量的5-10倍。微生物组在狭义上指的就是肠道源基因组，已知它们的基因总数超过30万个，是人体基因数量的10倍左右。
一般认为，微生物和脑之间几乎不存在什么相互作用。可近年来有越来越多的研究显示，肠道微生物会影响宿主行为，改变它们的脑部生理活动和神经生化反应。研究人员已经发现，胃肠道疾病和精神状况，如焦虑、压抑、自闭、精神分裂、神经退行性紊乱等之间存在着关联性。德国研究人员还发现，肠道菌群会影响到大脑的免疫系统，可能还与阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等脑部疾病密切相关。因此，通过操控肠道微生物来预防和治疗某些疾病或许比直接操控基因更方便可行，肠道微生物也许会在治疗精神~健康失调类疾病如抑郁症等方面发挥重要作用。
肠道微生物会影响大脑免疫系统和脑发育
科学研究表明，人体肠道微生物是一个复杂系统，各种菌群平衡分布，相互依赖和制约，其中半数以上为中性菌群，如肠杆菌、酵母菌以及肠球菌等；约10%为恶性菌群，如葡萄球菌、幽门螺旋杆菌等；剩下大约30%是良性菌群，如乳酸菌、双歧杆菌等。中性菌帮助消化和分解残渣；良性菌可以合成人体需要的维生素并降低摄入的病原微生物感染能力；而恶性菌降解食物后生成大量硫化氢、氨、吲哚类等神经性毒害气体及物质，可导致人体精神异常压抑或者亢奋，根据个体能力强弱表现出自闭或暴力倾向。
2000年，一场洪水污染了加拿大沃克顿镇的饮用水源，将大肠杆菌、空肠弯曲杆菌等病菌带入水中，使大约2300人遭受严重的胃肠道感染，其中许多人发展成了慢性过敏性肠道综合征(IBS)。加拿大麦克马斯特大学的肠胃病专家斯蒂芬·柯林斯的研究团队发现，在患病后的8年里沃克顿镇部分人情绪焦虑、意志消沉，从而引起精神病学家展开肠道微生物对神经影响的激烈讨论和相关研究。
麦克马斯特大学另一位肠胃病专家普莱米索·伯奇科的研究团队在2011年的实验中，在不同种类的小鼠之间互相移植了肠道微生物组，结果发现一种小鼠的行为特征与其微生物组是相伴相随的。较内向的小鼠携带了更富冒险精神的小鼠的微生物组后，会表现出更多的探索性行为。伯奇科说：“微生物组真能驱动宿主的行为类型，表现出明显不同的行为。”他们在一份尚未发表的研究中指出，把那些罹患IBS并有焦虑症状的人的粪便中微生物提取出来，移植到小鼠体内，小鼠也会出现类似的焦虑行为，而移植健康人的粪便细菌则没有这种情况。
瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的免疫学家斯文·皮特森和神经学家罗彻利·迪亚兹·海杰茨也通过实验证明，与携带自然微生物的小鼠相比，无菌鼠表现出的焦虑行为更少。皮特森说，微生物的代谢产物会影响成年小鼠血脑屏障的基本生理活动。肠道微生物把复杂的碳水化合物分解成短链脂肪酸，同时伴随着一系列效应：比如脂肪酸丁酸盐，会通过强化细胞间的连接来加固血脑屏障。
德国弗赖堡大学医学院也发布新闻公报说，研究人员首次在动物试验中发现，实验鼠肠道细菌可控制大脑内小胶质细胞的成熟过程及其功能。小胶质细胞具有修复受损脑组织的特殊功能，被称为“脑内医生”。多项研究表明，小胶质细胞在帕金森氏症及阿尔茨海默氏症等疾病中扮演重要角色。
研究人员发现，在肠道菌群分解膳食纤维、奶制品等食品时，会产生一种短链脂肪酸。这种脂肪酸会作为信使物质，通过血液循环到达大脑，帮助小胶质细胞快速有效地应对炎症反应。试验表明，肠道菌群会影响小胶质细胞的生长，这体现出均衡膳食对大脑健康的重要性。
去年10月，在美国神经科学协会2015年度会议上，爱尔兰科克大学神经科学家约翰·克莱恩和同事提交了他们对髓鞘形成的研究表明，髓鞘的形成也受肠道微生物的影响，至少某些特殊脑区会受其影响。克莱恩一直在推广“肠—脑轴心”的观点，他说，血脑屏障调控、神经形成、小胶质神经细胞活动、脑和脊髓中的类免疫细胞方面的研究过程，现在都显示着是由微生物调控的。
肠道微生物可能主宰心情好坏，或致儿童自闭症和孤独症
事实上，人体肠道还可能影响着人的心情和心理健康。美国哥伦比亚大学教授迈克·格尔森将肠道比喻为人类的“第二大脑”，他在《科学美国人》杂志上发表文章认为，控制人类以及某些哺乳动物情感的五羟色胺、多巴胺以及多种让人情绪愉快的激素，95%是在肠道里面合成的。格尔森还强调，情绪的很大一部分受肠道神经系统影响，例如“忐忑不安”就是肠道对生理压力或紧张的提示信号，甚至人类幸福感的体验也依赖于从肠道向上传至大脑的信息。
最近的研究也表明，肠道微生物能直接改变神经递质浓度，让它们能与神经元沟通。去年，加利福尼亚大学洛杉矶分校的生物学家伊莲妮·肖发表了她们的研究，检验某些肠道微生物的代谢产物是怎样促进结肠内壁细胞产生羟色胺。在小鼠体内，周边细胞贡献的羟色胺占60%，而在人体内，这一比例超过90%。肖的团队还发现无菌鼠血液中的羟色胺浓度明显降低，如果向无菌鼠肠道引入芽孢细菌(由梭状芽胞杆菌控制，能分解短链脂肪酸)，它们的羟色胺血液浓度还能恢复正常。反过来，如果给带有自然菌群的小鼠使用抗生素，它们产生的羟色胺浓度会降低。有趣的是，一些抗抑郁药物发挥效用靠的就是增加神经连接处的羟色胺。
美国北卡罗来纳大学教堂山分校医学院的神经科学家丽贝卡·耐克迈耶及同事正在进行一项最新的婴儿脑发育研究中，在扫描婴儿脑区时，杏仁核和前额叶皮层这两个脑区都受微生物群的影响。孩子们的饮食习惯、家庭生活及其他环境因素，都会影响他们的微生物组和神经系统发育。
哥拉什医学院胃肠病营养与研究中心的一项研究也发现，当人体肠道菌群里的一种芽孢杆菌数量占优势时，会分泌神经毒素，造成腹泻或对神经的侵害，儿童自闭症与此有直接关系。
美国学者博尔特则认为，孤独症可能是由于长期亚急性破伤风梭菌(致病性梭状芽孢杆菌的一种)感染所致，胃肠道感染这种病菌后，抑制了神经递质的释放，从而引起了孤独症的各种行为表现。最新一项研究也发现，一种肠道微生物的代谢产物—丙酸，可引起大鼠患孤独症。这些发现都提示了孤独症患者的肠道菌群发生了改变，特别是梭状芽孢杆菌类。
未来有望靠调控肠道菌群来治疗精神-健康失调类疾病
很明显，肠道微生物菌群的合理分工影响着我们的生理和心理健康，越来越多的研究证实，肠道微生物与抑郁、肥胖、糖尿病、大肠癌、心脑血管疾病等多种疾病有关，肠道微生物还可能通过肠-脑轴影响我们的脑行为，甚至心理状态。目前，尽管调节肠道菌群的益生菌主要被用于各种消化道疾病的治疗及健康饮食，但有益微生物对抑郁、焦虑等情绪的改善正日益受到重视，通过操纵微生物来预防和治疗一些疾病的研究已展开。
2015年，美国宾夕法尼亚大学神经学家特蕾西·贝尔发表了她的研究，在实验中贝尔给怀孕母鼠一些压力刺激，结果发现母鼠产道的乳酸菌数量明显降低。产道菌是其后代小鼠肠道微生物的主要来源。贝尔还发现，微生物有可能影响小鼠的神经发育，尤其是对雄性小鼠。贝尔还指出，如果给剖腹产小鼠饲喂有压力的母鼠阴道微生物，它们的神经发育会大致模仿受压力影响的母鼠。现正进行另一项研究，看是否能用无压力母鼠的产道菌来治疗有压力母鼠生出的小鼠。
美国纽约大学医学院微生物学家玛丽娅·多明戈斯·贝罗的研究对象是剖宫产婴儿，她用取自婴儿母亲产道的纱布擦洗他们的嘴和皮肤，并观察擦洗后对婴儿有什么影响，是否能像通过产道出生的婴儿那样发展出微生物群。
麻省理工《科技创业》网近日报道了一个不同寻常的移植案例，一位患有艰难梭菌感染的女患者生命垂危，科学家从患者健康丈夫的肠道中提取了部分微生物，并注射到患者肠道中，结果这位患者奇迹般痊愈了。
通过益生菌促进肠道菌群的平衡，抑制梭状芽孢杆菌的生长，减少有害菌产生的有毒物质，也将是未来治疗孤独症的有效替代手段之一。多伦多大学营养科学学院研究人员饶等研究发现，补充益生菌乳酸杆菌可减轻慢性疲劳综合征患者的焦虑情绪。
目前，利用人体肠道微生物来治疗精神—健康失调类疾病这一新兴领域，正得到许多支持和发展。在过去两年中，美国国家精神卫生研究所就资助了7项试验型研究，每项都达到100万美元，以检验科学家提出的“微生物组—肠—脑轴心”。在欧洲，MyNewGut计划的实施让这类研究更有价值，比如开发合理的饮食搭配，缓解与脑有关的机体失调。
相关链接
缺膳食纤维，肠道菌群会饿死
都说膳食纤维重要，但很多人觉得少吃点也无所谓。发表在最新一期《自然》杂志上的美国斯坦福大学一个研究会告诉你后果有多严重：肠道菌群会被活活“饿死”。
斯坦福大学微生物学和免疫学系的贾斯汀·舍恩博格和他的研究团队通过小鼠实验发现，有着人类肠道菌群的小鼠如果饮食中缺乏膳食纤维，其肠道菌群中微生物的多样性会显著下降，极易引发相关疾病。如果连续四代都是如此，即便改回富含膳食纤维的饮食也无法恢复菌群的原本状态。
此前就有研究人员发现，如今依然以狩猎和采集为生和那些保持着农业社会生活方式的人，肠道菌群的多样性要高于那些生活在工业化社会中的人。后者饮食中膳食纤维的缺乏被认为是造成这种差异的一种可能。
可供菌群使用的碳水化合物存在于膳食纤维中，也是肠道微生物的主要能量来源。研究人员给年纪较小的小鼠种植了人类肠道微生物，来确定减少碳水化合物对其造成的影响。他们发现在一代中，摄入碳水化合物含量低的小鼠肠道菌群的变化还可通过改变饮食结构的方式得以逆转。但如果连续四代都摄入缺乏碳水化合物的食物，肠道菌群的多样性将不断降低，在这种情况下，只有移植失去的微生物群体加上摄入富含可供菌群使用的碳水化合物才能恢复肠道菌群的多样性。 (敏稳)