肠道菌群跟大脑的那些新鲜事儿
2015/12/11 医学界消化频道
2015年福布斯中国科技先锋提出：活到120岁，将是触手可及的梦想，通过植入身体的传感器实时、连续地监测各种生化指标， 3D生物打印修复或替换受损器官， 肠道菌群，免疫治疗、基因检测、医学机器人等技术可以帮助我们延缓寿命。其中他们指出：人体微生物的研究是当今生物医学界最热门的话题。
来源：解螺旋
作者：子非鱼
近日《Nature》发表的文章也提出：肠道菌群与大脑形成的关系研究成为热点。
让人兴奋的“便便”研究
来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校医学院的神经学家Rebecca Knickmeyer，与他的新合作者共同开展了一项有趣的“便便”研究，主要研究30名新生儿生长发育和肠道细菌的关系。其中一个测试叫”偷龙转凤“，让受测试孩子的妈妈突然从孩子面前消失，随之代替的是一个陌生人的出现。另一个测试是戴一些古古怪怪的万圣节面具出现在孩子面前。然后这些玩high了的孩子们，即使在刺耳的磁共振成像机器中也能安然入睡，于是趁此对他们的大脑进行扫描。通过这些相关的行为和性格测试，Knickmeyer想看到30名新生儿是如何学会爬行，并成长为具有认知能力的1岁儿童。
而从这些小孩收集到的便便，居然让Knickmeyer 很兴奋，因为她希望通过检查小孩排泄物中的微生物群，即寄居在他们肠道内的一些细菌、病毒和其他微生物等，来探究寄生在婴儿肠道内的微生物是否可以改变大脑的发育。
到此，故事开了一个很好的头，然而结局是否如Knickmeyer 所想得美好还有待证实。目前大多数有关肠道微生物跟大脑关系的研究仅限于动物，而在人体的研究中，数据很有限，所以这项或将在江湖揭起一场腥风血雨的研究值得期待。
现实是黑暗的，前途是光明
如果你抑郁了，你焦虑了，你不开心了，或者可以怪它们——肠道菌群。
研究人员已经在肠胃病理学和精神神经疾病学(如焦虑症、抑郁症、自闭症、精神分裂症和神经退行性疾病)之间建立了联系，但这些联系之间因为缺乏证据而不能被接受。
“总体上说，很多微生物研究中的因果关系问题还没搞清楚。”加州大学圣迭戈分校微生物学家Rob Knight说，“与疾病相关联的微生物是导致疾病的原因还是结果？目前还是没有确定的答案。”
虽说现实是“黑暗”的，但有人相信前途是光明。膳食补充剂行业内的一些公司宣称，益生菌(据称是有助于消化系统的细菌)有助于产生正面情绪。而那些盼望在治疗神经疾病研究领域中领先一步的制药企业也开始在与肠道微生物及其产生的代谢分子等相关领域砸钱。
要了解清楚关于肠道菌群和大脑关系的十万个为什么，可是要付出代价的呀!然而美帝人民就是有钱烧!过去两年来，马里兰州国家心理卫生研究所(NIMH)，耗资700万美元，支持7个“微生物—肠道—大脑轴线”试点项目。今年，弗吉尼亚州阿灵顿海军研究办公室同意在未来几年投资5200万美元用于研究肠胃在认知功能和压力反应中的作用。对此，欧盟也不甘落后，斥资900万欧元开展“我的新肠胃”5年计划，计划瞄准了大脑发育和神经紊乱两大问题。
研究肠道菌群跟大脑的关系，绝对不仅限于两者之间简单的相互关系分析。两者能够扯上关系，可能是他们身边的“三姑六婆姨妈大伯”(激素、免疫分子、代谢产物等)搭的桥。
就像娱乐圈的某先生和某小姐一起吃了个饭，就被娱乐记者尽情发挥，推理出生了几个孩子一样。Knickmeyer表示，对于肠道菌群跟大脑的关系，各种推理和猜测远远超过了切实的数据。因此呼吁大家不要再玩“我猜我猜我猜猜猜”的游戏了，建立更好的研究方法模式深入研究才是良方。
“扭转局势的”肠胃反应
其实微生物跟大脑之间的关系，不是空穴来风的，病原体就是有力的“证人”，它能穿过血液和大脑的屏障——即防止大脑感染和发炎的细胞“堡垒”。一旦这种情况发生，往往后果会很严重：如导致狂犬病的病毒会引发攻击性、躁动症，甚至会产生恐水症。然并卵，至今，对人体内的细菌种类仍没有认识清楚，细菌会对神经生物产生影响这一观点并不受待见。
然而，局势要扭转了!2000年，加拿大一个名叫沃克顿的城镇发生了一场洪水，导致该镇饮用水水源被大肠杆菌和空肠弯曲杆菌污染，约有2300人发生了极为严重的肠胃感染，很多人直接产生了慢性肠易激综合征(IBS)。
麦克马斯特大学胃肠病学家斯蒂芬·柯林斯，持续8年对Walkerton居民的随访研究，发现IBS患者可谓祸不单行，患抑郁症和焦虑症的风险因素更高。麦克马斯特另一位胃肠病学家Premysl Bercik表示，这种相互作用的发现引发一系列有趣的问题：精神疾病如抑郁症是由炎症引发的吗？还是由感染导致微生物失衡所致？
关键时刻，还是伟大的小鼠来送助攻。2011年，麦克马斯特团队在不同品系的大鼠体内移植了肠道微生物，研究表明某一品系的小鼠独有的特征会随着微生物的移植而传播。例如，Bercik表示，原本“相对害羞”的小鼠，在携带具有探索冒险精神的小鼠肠道内的微生物后，表现出了更具探索性的行为。这说明微生物能显著影响动物的行为表现。目前尚未发表的研究还表明，把IBS患者排泄物中的微生物植入小鼠体内后，这些小鼠同样表现出了焦虑行为；对照组健康人肠道内的微生物植入小鼠体内后，则不产生这种效应。
可谓仁者见仁智者见智，有人觉得以上妥妥的研究其实也引来了另一些人的怀疑。表示不服的，就有Knight，她说，(小鱼YY的潜台词：你们好傻好天真!)“微生物学家应该从行为学家那里取经，了解动物生存环境(如关在笼子里)对其社会地位、压力甚至是体内的微生物的影响。”
科学之美在于怀疑，因为它成为了研究的动力。2011年，瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院免疫学家Sven Pettersson和神经学家Rochellys Diaz研究团队，开始采用一种非自然状态的模型：无菌或限菌培养的小鼠。
结果发现，相对植入正常肠道细菌的小鼠，实验检测中的无菌小鼠表现出较低的焦虑症。(专家表示，从进化论的角度来讲，一种天敌很多、体形却相对较小的哺乳动物具有较低的焦虑并不总是一件好事。)
无法回避的“分子问题”
科学问题最终无法避开“分子问题”，进一步研究发现，在Pettersson的实验中，这些无菌动物的纹状体内关键的神经递质如5 -羟色胺水平更高，这些神经递质和焦虑行为关系密切。
Pettersson等还发现，成年小鼠微生物代谢产物会影响血脑屏障的基础生理学特征。肠道微生物把复杂的碳水化合物转变为短链脂肪酸如丁酸，后者对血脑屏障结构和功能产生影响。
跃跃欲试的治疗
近日在芝加哥神经科学大会上，爱尔兰国立考克大学神经学家John Cryan和同事计划作一项报告介绍他们关于肠道菌群对神经髓鞘影响的研究。曾经有研究发现，无菌小鼠不容易得实验诱导的类似多发性硬化。波士顿一家公司Symbiotix Biotherapies已经投资从细菌代谢物中筛选多发性硬化的治疗药物。
宾夕法尼亚大学神经学家Tracy Bale三年前就听说过Cryan的工作，当时她在研究胎盘，或许是受到Cryan的启发，开始研究微生物如何通过母亲的压力影响后代。今年发表的论文中，Bale给怀孕的母鼠进行应激刺激，她发现应激刺激能明显减少动物阴道内乳酸杆菌水平，这种细菌是新生小鼠肠道菌的重要来源。Bale发现微生物能影响神经发育，通过给新生小鼠补充阴道微生物，能纠正怀孕母鼠应激导致的新生小鼠神经发育异常。
喜欢玩混搭的Knickmeyer，其“便便”研究项目中的实验对像还有动物，在扫描大鼠的脑区中，发现杏仁核和前额叶皮层两处脑区都受到了肠道微生物的影响。但是把这些数据和婴儿数十项其他检测汇结合起来颇有难度。混杂因素实在太多了，她说，儿童的饮食、家庭生活以及其他环境接触都会影响他们的肠道微生物及其神经发育，所以必须把这些因素区分开。
关于神经和肠道菌群的研究，仍有许多未解之谜。正因如此，才值得我们期待，或许有一天就是肠道菌群能让我们活到120岁。
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