你的大脑其实被这种生物左右着……
2022/10/21 17:00:00 中国科普博览

    

     共生菌群作为肠道的得力帮手，可以分解不易消化的多糖等化合物产生能量。当有益菌群附着在肠黏膜表面，就形成了坚固的微生物“盔甲”，通过竞争、免疫等机制抵御病原菌入侵。肠道微生物甚至会参与调节人体昼夜节律，还影响着大脑——我们人体的最高“司令部”。两者之间看似风马不接，实则休戚与共，想要理清这其中千丝万缕的联系就得说到肠脑轴，这条肠道与大脑之间的高速公路。

     概括来讲，肠脑轴是指涉及多个生物系统的调节通路，在肠道菌群与大脑之间构建起一种独特的通信方式：大脑可通过中枢神经系统调节肠道微生物的组成和行为，肠道微生物也可通过神经、内分泌、免疫、循环等多种系统参与对大脑信号的调节，维持人体的健康，甚至影响大脑的活动。

     Part.1

     迷走神经：传递信息的电话线?人体当中传输信号最快的无疑就是神经系统了，大脑和肠道之间自然也建起了这样的沟通方式。这主要是由迷走神经介导的。迷走神经是脑神经中延伸最长、分布最广的一对神经，这些神经从脑干出发，弥漫的末梢延伸到肠道神经系统。肠道神经与迷走神经相交汇，形成突触连接，如此一来，大脑和肠道之间的“电话线”就连上了。接着，这条“电话线”将检测到的肠道信号集中运输到大脑，又将反馈信息从大脑传播到身体各处。“电话线”中传递着电信号，在神经中帮助电信号传递的就是神经递质了，那么神经递质是如何产生的呢？微生物自身可以产生神经递质，通过神经细胞的传导刺激中枢神经系统；此外，也可以请求场外支援，微生物通过产生活性物质刺激内分泌系统，进而诱导肠道细胞产生神经递质。举个例子，我们熟知的“快乐信使”——5-羟色胺，它的产生依赖于肠嗜铬细胞。微生物可以通过影响肠嗜铬细胞的数量或功能，进而干预 5-羟色胺释放，并最终调节大脑的认知、学习和记忆。

     Part.2

     小胶质细胞：免疫协作的双刃剑?肠道和大脑之间也会通过免疫系统形成联系。大脑当中有一类关键的免疫效应细胞叫小胶质细胞，这种细胞在不同发育时期或生理状态下具有不同的形态功能，与帕金森病、阿尔茨海默病等疾病息息相关。可是你能想象到吗？小胶质细胞的健康发育和激活离不开肠道微生物的帮助。

    由小胶质细胞介导的免疫程序依赖于微生物产生的信号，这其中短链脂肪酸(SCFA)功不可没。肠道微生物会把人体难以消化的膳食纤维和抗性淀粉发酵变成短链脂肪酸，这种物质能够调节小胶质细胞的发育成熟过程，还会诱导细胞形态变化。

    这样的协作关系看似其乐融融，但也得把握限度。因为如果被短链脂肪酸过度激活，小胶质细胞就会发起疯来，不分敌我地吞噬清除神经突触，反而造成认知能力下降。

     Part.3

     血脑屏障：守卫重地的头号关隘?

     我们的身体深谙大脑的元首地位，不仅在外配备了坚硬的头骨防护，在内还设置了相当缜密的关卡——血脑屏障。此称呼非常霸气，实力更是不容小觑。血脑屏障就是脑部血管外的一层坚固的，由血管壁细胞与神经胶质细胞形成的“鞘”，能够阻止有害物质从血液进入大脑，保证中枢神经系统内环境的高度稳定。除了氧气、血糖等熟悉的“老朋友”，“可疑分子”一概被拒之门外。

     不过，许多来自肠道微生物的代谢产物却拥有“通关令”，比如丁酸盐就可以跨越血脑屏障进入中枢神经系统，并保护神经元免受损伤，具有一定抗抑郁的作用。不仅如此，血脑屏障本身的发育形成与通透性也有肠道微生物的功劳。其构成的关键——缝隙连接蛋白，会受肠道微生物激活而表达。秤砣虽小压千斤，这戒备森严的关隘也得由微生物来守护。微生物、肠道和大脑在历史上曾是各自独立的课题，随着研究不断深入，彼此的联系愈加紧密，促进了生物医学变革性的进步。

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