作者"Shweta Kampani
翻译 |Yuzuki
来源 |酷炫脑
你有没有想过，你的开心与不开心，很有可能都只是你自己肠道中细小微生物的活动变化引起的？你可能觉得这只不过是一个天马行空的猜想，但事实证明，这种情况并非无稽之谈。
1。“房客”微生物在肠道“大厦”中如何与大脑产生联系？
微生物不仅仅存在于我们身体暴露在外的部分，我们体内也有它们的身影。人类与这些身体内外共生的微生物共同存在着，生活着。人体肠道内含有大量的微生物，这些微生物主要成员是细菌，而另一些则是原生动物和病毒。
我们肠道内寄生着微生物这件事是可以解释得通的，事实上，它们有着值得关注的效益。例如，它们可以将复杂的不易消化的食物分解为短链脂肪酸（充当能量来源）；人体内的免疫系统也有它们的一份功劳，另外，他们能够合成一些维生素以及生物活性分子。
*译者注 1 ：原生动物-又称原虫。身体由单个细胞所构成，因此也被称为单细胞动物。常见的原生动物有淡水中的大草履虫，寄生在人体肠道内导致腹泻腹痛的蓝氏贾第鞭毛虫等。
*译者注 2 ：短链脂肪酸-又称挥发性脂肪酸，包括甲酸，乙酸和丙酸等。被后肠迅速吸收后，既储存了能量又降低了渗透压，并且短链脂肪酸对于维持大肠的正常功能和结肠上皮细胞的形态和功能具有重要作用。
人类的肠道是一幢收容着大量微生物的楼房。据估计，肠道中的微生物数量与人类真核细胞数量的比为 10：1 ，虽然它们体积十分细小，但这 100 万亿个细胞的质量总计约为 1-2 公斤，换句话说，这几乎相当于成年人类大脑的质量，可以说是相当奢侈了。
多功能的肠道微生物与人类的身体健康息息相关，而最近，它们又与心理健康挂上了勾。这是一个令人着迷的新研究领域，该领域中有人提出了一个论点：在肠道微生物和我们的中枢神经系统之间存在着一种联系，微生物能够与我们的大脑进行“沟通”；该理论认为，这种“沟通”借由多种不同的途径发生。
与大脑之间的沟通渠道并非单行道，而是双向通道。而这些渠道被称为肠道微生物群和大脑之间的双向通信渠道。
通过控制肠道与脑神经元来达成沟通是众多渠道中的一种。这种渠道连接中枢神经（CNS）系统和肠神经系统（也称为肠道或第二脑）。迷走神经在这里就扮演了它们沟通的桥梁，迷走神经在我们身体内四通八达，因此它也被称为“徘徊神经（wanderernerve）”。
关于这种渠道的一个令人惊讶的事实是，有90%的信号纤维由肠道向大脑连接，而只有大约 10% 的纤维以相反的方式存在（即由大脑向肠道连接）。这种显著的差异为我们提供了有关沟通主导方向的一种暗示。
传输的信号到达中继结构后，会继续借由突触传导到负责调节、情感、联想、运动或感觉的脑区。在此过程中，神经递质也起到了促进了大脑传导交流的作用。
小鼠实验帮助我们确立了关于迷走神经信号通信的结论。
举例来说明，一项针对小鼠的研究表明，补充益生菌对焦虑和抑郁行为有益，前提是实验对象拥有完整的迷走神经。对于那些深受抑郁症之苦的患者，刺激他们的迷走神经被认为是一种可行的方法。
迷走神经只是大脑与肠道之间众多可行的沟通渠道之一，血清素则是另一种沟通渠道。 血清素在大脑中枢神经系统和肠道中起到体内神经递质的作用。虽然它的实际生物功能复杂而多样，关乎认知，奖励，学习，记忆等众多生理过程的调节，但它对人们的快乐感和幸福感也常有贡献。
我们的肠道里有大约 95% 的体内血清素，血清素传递的变化可能引起胃肠道疾病和一些精神疾病的病理症状，这可能是它们常常互为并发症的原因。
脑中血清素的合成取决于它的先导色氨酸的水平。色氨酸是一种人体不可或缺的氨基酸，我们必须在饮食中足量摄取。
一项研究表明，外源性色氨酸水平能够影响大脑的活动和行为。此外，抑郁症与人体血浆内色氨酸浓度的降低也有关联。有趣的是，有证据表明，益生菌也会影响色氨酸的代谢，但这种相互作用背后的具体机制尚不清楚，想要阐明肠道微生物群与大脑中枢神经系统之间沟通方式的具体过程，科学家们还有很长的路要走。
令人着迷的是，仍有许多其他沟通渠道存在，包括关于免疫系统，激素反应，短链脂肪酸和宿主遗传的途径。
*译者注：宿主遗传-指人类宿主本身可能影响肠道益生菌等寄生生物的结构，并将这种影响遗传给子女，导致亲族之间的肠道益生菌存在相似性。目前二者的具体关系尚在研究中。
简短点说，我们肠道中的微生物可以与中枢神经系统（大脑）进行交流，并引起与我们的情绪，认知等等的良好或不良后果。
2。是什么在影响着这些微生物们？
有很多会对微生物产生影响的因素，遗传、环境、分娩方式……但最重要的影响因素是饮食，它对肠道微生物的影响占了 50% ，这也是我们能够掌控的唯一要素。
这迫使我们思考，如果我们有意挑选的食物可能会影响我们的情绪，这种影响是否时常发生？
人体肠道内的微生物数以千计，这些五花八门的微生物群需要广泛的营养和能量来源以促进它们正常的生长和功能。如果人类宿主的膳食多样性缩小了，必需营养素的摄入量也减少了，特定微生物生长所需基质的可用性也就降低了，最终会导致肠道内的生物失调。
近来，人们的饮食模式发生了较大的成分变化。比方说，红肉，高脂肪食物和精制糖的摄入量有所增加了。饮食上的这种“西化（Westernization）”再加上久坐不动的生活方式，会导致人体肠道微生物群的变化。
慢性炎症疾病，例如心血管疾病，肥胖症，抑郁症，过敏症，糖尿病和自身免疫疾病，这些疾病发病率的增高就或多或少是这种变化的结果。
*译者注：红肉-指烹饪前呈现出红色的肉类，例如猪肉，牛肉等。饱和脂肪的含量较高。
饮食对微生物的影响上，有两个关键因素，分别是益生菌和益生元。
益生菌
益生菌是可以栖息在肠道内并有益于宿主健康的生物。酸奶、牛奶酒就是益生菌食品。已有许多研究表明益生菌与我们过去十年的行为之间有一定的联系，这种联系在啮齿动物和人类身上都有记载。
在动物范例中，科学家们测试了不同种类的益生菌，然而，似乎并非所有细菌群都对行为调节有益。益生菌菌株，特别是乳杆菌和双歧杆菌表现出了显著的效益。
益生元
益生元可以说是我们身体中不易消化的食物成分，它能够选择性地刺激肠道中的乳酸杆菌和双歧杆菌等益生菌的生长。
最近，一项人体研究表明，补充益生元（低聚半乳糖）的受试者表现出对神经内分泌应激反应的抑制，以及对积极和消极警惕的应对处理增加，显示出早期的抗焦虑特征。
*译者注：警惕（vigilance）-心理学上定义为在长时间内集中注意力的能力。它能够增加人的心理负荷，诱导出显著的压力水平。
益生菌的免疫调节作用，可以通过 T 调节细胞群的产生，以及抗炎细胞因子 IL-10 的合成和分泌而达成。
*译者注：T 调节细胞-一群具有负调节机体免疫反应的淋巴细胞。起到保护机体不受免疫反应过度劳损的作用。
不过，也有其他的可行途径。例如，已经有研究指出肠渗透性的增加能够诱发抑郁症状，这种情况有可能是源于内毒素引起的发炎，或通过携带受体的神经胶质细胞和神经细胞直接激活，并由此对多种微生物产物起反应。
鉴于已有发现表明某些益生菌可改善上皮屏障功能并因此降低其渗透性，这种机制可能解释了益生菌对认知反应的有益作用。
*译者注：内毒素-又称脂多糖。它是革兰氏阴性菌外膜的主要成分，对细菌的结构完整性有很大帮助。它存在于血液中被称为内毒素血症，肠源性内毒素血症能够增加肠通透性。
在一项研究中，健康女性负责控制情感中枢处理的脑区活动改变，与她们连续4周摄入发酵益生菌乳制品（FMPP）有关联。因此，将益生菌补充剂与迷走神经的刺激相结合，是否能够促进抑郁症的治疗效益，将是一个有趣的研究方向。
虽然益生菌的消耗与大脑健康和行为之间的关系已得到很好的证实，但这种联系的确切机制需要更多探讨和适宜的专项研究。
科学家们还对其他的饮食干预进行了评估，结果发现肥胖易导致智力下降，这种结果或多或少是肠道菌群生态失调的影响。最近的一项研究表明，高脂肪喂养环境培育出的肥胖型微生物群，在移植到健康的啮齿动物身上时会导致其认知能力下降。
此外，高脂肪环境养育的微生物群，在植入小鼠体内后，小鼠的内侧前额叶皮质和肠道通透性中的炎症标记物增加，表明免疫信号传导的通道可能是微生物群与脑通讯之间的关键中介。
这些有趣的结果表明，即使在宿主没有肥胖的情况下，肥胖型微生物群也可能导致宿主产生与肥胖相似的行为缺陷。这进一步表明，基于微生物群的饮食干预也许可以帮助治疗肥胖相关的精神疾病。
科学家们还发现了与微量元素镁相关的联系。饮食中缺乏镁元素，易使抑郁行为增加，以及肠道微生物群改变。这表明由于缺镁导致的肠道微生物群改变，可能是抑郁行为的影响因素。
一个有趣的发现显示，饮食中缺镁者的肠道微生物群变化，与海马体 IL-6 水平的降低之间存在显著的相关性。这表明，这种免疫调节，可能是该肠道微生物群组成变化导致行为变化的机制。
*译者注：IL-6 -即白细胞介素- 6 ，能够促进血细胞的发育，其主要免疫学功能是加强其它细胞因子的效果。
3。总结
显而易见，有许多主要的代谢、内分泌以及神经的通路连接我们的肠道和大脑。实际上，肠道内数万亿个微生物及其副产物对于这些途径的可塑性大有裨益。尽管这一研究领域在迅速地发展，但至今它仍处于起步阶段。
关于细菌代谢物在多大程度上影响大脑功能的知识，现在还有所欠缺，一部分原因是肠道轴线所涉及的通路过于复杂了，科学家们可以通过进一步的研究来攻克难关。
此外，影响这些渠道信号传导的个体营养素的作用也有待进一步研究。
实际上，饮食对微生物群具有显著的影响。因此，饮食干预可以有益地调节我们体内微生物的多样性和功能。科学家们需要更多有关使用至今的益生菌菌株研究，来反复验证这一结论。
真正的“精神益生菌”（一种可能有益于心理健康的活细菌）的获利可用性只有在经过严格的人体试验后才会显现出来。益生菌和其他更强的饮食干预措施，包括膳食脂肪和多酚，也有可能改变肠道与脑的枢纽，从而改善神经精神疾病，并可能成为精神健康的长期干预措施。
此外，饮食干预可用于调节已知的微生物、肠、脑功能障碍相关的途径。例如，处方易消化的抗炎饮食或蛋白质（使色氨酸变得容易获取，血清素的先导）；此外，充足的微量营养素和常量营养素供应对于健康至关重要，它们为微生物群的健康奠定了基础。
近来，测序技术得到了广泛的发展，我们能够更深入地了解肠道微生物组成，以及变化的微生物群和我们行为之间的关联。我们仍需要进行研究以定义“正常的肠道微生物组”，这也许为个性化益生菌群或个性化治疗提供可能性。
此外，这种技术也可能为精神疾病患者提供有前途的，物超所值的实用干预措施。营养干预措施可以作为精神疾病的多因素治疗，以及生物心理社会多方面（biopsychosocial）治疗的一个全新的支柱。正因如此，具备基本的营养知识对精神科医生和心理治疗师来说，也是至关重要的。
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