陳根：從免疫到代謝，腸道如何成為人類第二個大腦？_風聞

文/陳根

現代科學認為，人體細胞占身體內細胞總量的43%，而其他部分則由非人類的微生物細胞羣組成。其中，人體內的腸道菌羣種類繁多，包括了至少100萬億個細菌，是人體細胞總數的10倍，分屬1000多個****種。

人體腸道菌羣按來源分類，可分為原籍和外籍菌羣，原籍菌羣多為腸道正常菌羣，除了主要的細菌外，腸道微生物還包括病毒羣、真菌羣、螺旋體羣等。這些腸道菌羣按一定的比例組合，相互制約、相互依賴，在質量和數量上構成生態平衡。

腸道微生物在消化、調解人體免疫功能、抵禦疾病以及生產人體必須的維生素方面都扮演着重要角色。更令人意外的是，這些龐大的菌羣被越來越多地證實與大腦之間有着隱秘的聯繫，這些聯繫的揭示也帶來了****關於心理和行為的新見解。

腸道是人類的第二個大腦

人類腸道中有超過 1 億個神經元組成的複雜網絡，於是，腸道神經系統通過交感神經和副交感神經系統與中樞神經系統進行交流，通過免疫途徑、神經內分泌途徑和迷走神經途徑形成“腸-腦軸(gut-brainaxis，GBA)”。

因此，腸道也被認為****是人類的第二個大腦。

事實上，腦-腸軸在維持體內平衡方面的重要性早已得到認可。然而，作為腸-腦功能關鍵調節者之一的微生物羣的出現則使人們構建了微生物-腸-腦軸的平衡模型，並逐漸認識到微生物-腸-腦軸(microbiota-gut-brainaxis，MGBA)的重要性。

首先，腸道菌羣能夠直接或間接產生的神經遞質和神經調節劑。並且，產生的這些神經遞質和神經調節劑與人體細胞產生的神經遞質和神經調節劑完全匹配，並在人體中得到廣泛應用。

比如，多巴胺、5-羥色胺、穀氨酸、腦源性神經營養因子和γ-氨基丁酸等，這些神經遞質能夠激活腸道神經系統，經迷走神經和脊神經介導將信號傳至中樞神經系統引發興奮或抑制。

**當然，腸道菌羣產生的量相對較小，因此，它們能否對人類神經傳遞產生影響依然有待研究。**但是，這些微生物神經活性化合物代表了一種潛在的機制：即我們的微生物可以直接與人體細胞相互作用，甚至少量也可能影響控制情緒、焦慮和認知的重要過程。

其次，作為腸道細菌細胞壁主要成分的肽聚糖可激活宿主的黏膜免疫系統**。**於是，通過識別病原體相關分子模式(pathogen-associatedmo-lecularpatterns)等促炎微生物成分，機體可激活非特異性免疫反應。

具體來説，病原體相關分子模式與防禦細胞上的模式識別受體結合，可產生炎性細胞因子，這些細胞因子通過外周迷走神經通路間接的或通過血腦屏障直接影響大腦。

比如，白細胞介素6和趨化因子配體2等炎症細胞因子，可通過兩種途徑作用於腦：病原體相關分子模式通過體液途徑作用於特定腦區toll樣受體；通過傳入神經介導的神經通路。

顯然，腸道菌羣作用於全身和黏膜免疫系統的免疫調節，這也意味着，腸道菌羣可能影響腦功能和行為的潛在機制。

最後，是由腸道菌羣產生的代謝物、氧化應激信號分子以及促炎細胞因子可以通過循環系統血腦屏障影響中樞神經系統**。**

當然**，大腦也可通過神經-免疫-內分泌體系調控胃腸功能**。比如，中樞神經系統通過激活胃腸黏膜免疫反應，釋放細胞因子，活化下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸(hypothalamic-pitu⁃itary-adrenalaxis，HPAA）釋放皮質醇，增加腸道通透性。

此外，中樞神經系統還可通過迷走神經和脊神經影響自主神經系統，通過調控內分泌細胞、免疫細胞、細胞因子等影響胃腸道微環境，從而影響腸道細菌的組成。

腸道和焦慮有什麼關係？

不論是產生神經遞質、激活免疫系統還是通過代謝影響中樞神經功能，這些都與人體的心理狀態有着密切關係，比如焦慮，或者抑鬱。

事實上，不論是以擔心或恐懼為特徵的焦慮障礙，還是人口愈發龐大的抑鬱症，人們通常把其歸為“精神疾病”類進行研究。然而，儘管這些疾病的確切病因仍然未知，但目前，科學已經提出了幾種可能的神經生物學機制，包括腦內的化學失衡，炎症和應激。

例如，腦內關鍵神經遞質如5-HT、去甲腎上腺素、多巴胺的減少，激素如皮質醇的變化，神經內分泌途徑的改變，炎性細胞因子如IL-6的增加，以及與疾病和炎症有關的白細胞，這些已經全部被證實與焦慮和抑鬱有關。

從某種意義上説，腸道已經成為人體的另一大感覺器官。而顯然，對於這一感覺器官的研究也已成為了科學努力的方向。

此前，來自費城的一組研究人員就系統地測試了大鼠腸道內的微生物羣落對大鼠情緒和心理易感性的影響。研究人員將實驗大鼠分成兩組：社會衝突組和放鬆組。放鬆組大鼠僅僅在自己的領地上休息，而社會衝突組的大鼠則被放到另一隻好鬥的大鼠的領地上，以引起緊張的互動。研究人員分析了所有大鼠的糞便樣本，以比較它們腸道內不同的微生物羣落。

在社會衝突組中，出現了兩種類型的大鼠。有些大鼠在入侵另一隻大鼠的領地時表現得很有信心和韌性，很長時間後才表現出少許失敗的跡象。另一些大鼠則很脆弱，更快地以仰卧三秒的方式投降。

經過幾天的反覆社會衝突，大鼠的腸道微生物羣落開始改變。

與沒有經歷過衝突的放鬆組大鼠和自信面對挑戰的韌性大鼠相比，脆弱大鼠的腸道內有着更多的放線菌；與放鬆組的大鼠相比，它們體內的桿菌和梭菌含量也更高，而擬桿菌則更少。

相比之下，有韌性的大鼠腸道看起來更像放鬆組老鼠。雖然在所有社會衝突大鼠中都能發現應激的微生物效應，但應激對脆弱大鼠腸道細菌的影響最大。

為了更好地理解某些功能性後果，研究人員將注意力集中在每隻大鼠腸道內桿菌和梭菌的平衡上。桿菌微生物包含多種抗炎物質，而梭菌通常被認為與炎症有關**。**因此，桿菌與梭菌比的增加可能是一種對於應激造成的炎症做出的健康反應。

事實上，在數天的社會衝突中，有韌性的大鼠體內的桿菌、梭菌比例不斷增加，在最後一天的測試中，這一比例明顯高於放鬆組大鼠。相比之下，脆弱的大鼠在這個比例上則沒有表現出適應性變化。

與此項研究類似的是對臨牀抑鬱症患者糞便樣本的分析，結果發現，與非抑鬱症患者相比，臨牀抑鬱症患者腸道中腸桿菌科等微生物較多，但普拉梭菌較少。他們體內的普拉梭菌越少，抑鬱症狀就越嚴重。

顯然，基於現有的研究，調節腸道菌羣或將成為精神疾病的另一種治療思路。儘管科學已經證實腸道菌羣對人體的大腦和行為有很大的影響，但科學上仍然需要進行深入研究以瞭解微生物和大腦之間的相互作用以及具體應該如何調節腸道微生物羣落以使其對人體有利。

同樣重要的是，儘管科學已證實微生物會影響人體的心理健康，但我們並不知道其影響的程度。此外，心理狀態本身可以改變腸道細菌組成，因此其因果關係的確定也成為了研究腸道微生物與心理健康的又一障礙。

當然，儘管對腸道微生物的研究和了解還處於早期階段，但不可否認，腸道微生物在免疫功能、適應性應激反應，以及在大腦功能和行為中的都具有基礎作用。

這也意味着，腸道微生物羣的改變可能以獨特的行為途徑影響人類健康。因此，如何保護腸道健康對每個人都具有重要意義。