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我们的大脑和肠道,一刻也不能分割

 菌情观察室 2020-10-30

我们身体的每一个器官都可以根据我们的情绪状态以某种方式来表达自己,但是没有哪个器官像肠道那样与我们的情绪密切相关。我们经常听说“一肚子坏水”“肠子都悔青了”“满腹牢骚”,在英语里也用“butterflies in my stomach”来形容忐忑不安,这些俗语似乎都表明我们的情绪与感受是和胃肠道系统紧密相连的。越来越多的研究表明,肠道健康会影响我们的情绪,反过来,我们的情绪也会影响我们的肠道。肠道与大脑,一荣俱荣,一损俱损。

我们的肠道和我们的大脑处于不断的沟通交流之中,它们之间的交流是双向的,但即使如此,肠道向大脑传递的信息要多得多,一天24小时,肠道向大脑发送大量的生化信息,因为大脑的活动非常依赖于来自肠道的信息,而肠道在很多情况下能够处理自己的活动,而不需要来自大脑的太多帮助

肠道“表情”

通过别人的面部表情来解读他们的情绪状态是大自然赋予人类的一项普遍技能。无论国籍、种族、文化、语言和历史,每种情绪都与特定的面部表情相关联。我们很容易通过一个人的面部表情看出他是否生气、高兴或悲伤。大多数人都知道这个事实,那就是情绪会在我们的脸上反映出来,但不是每个人都知道,每种情绪在我们的肠道也有相似的表达

那么,当我们感到愤怒或悲伤时,脸部和胃肠道同时会发生什么呢?当我们感到愤怒时,大脑会向我们的面部肌肉发出一种独特的神经信号组合,同时它也会发送到我们的胃和肠,我们的肠道会收缩,胃会分泌胃酸,同时消化速度减慢,这就是肠道的愤怒“表情”。

同样,当我们情绪低落时,大脑也会向面部肌肉和胃肠道发送信号,我们的面部肌肉放松,通常是嘴角向下,而胃肠道系统也会松懈下来。这部分是因为5-羟色胺的产生减少了,5-羟色胺除了抗抑郁特性外,还会诱发消化反应。肠道的松懈并不意味着它是打个盹儿让自己恢复活力,相反,肠道在减少它的蠕动,这可能会导致便秘和其它消化问题。这就是为什么抑郁和焦虑经常和肠胃问题联系在一起的原因。

精神疾病患者通常会伴有胃肠道症状,比如:食欲不振和体重变化是重度抑郁症的主要特征;焦虑症患者经常出现腹泻和恶心症状;自闭症、精神分裂症和帕金森病患者通常也同时存在胃肠道问题。同样,胃肠道学家对精神病理学也并不陌生,情绪障碍、焦虑和压力在肠易激综合症等功能性胃肠道疾病以及炎症性肠病和消化性溃疡等器质性疾病中发挥重要作用

然而,遗憾的是,大多数患者并不知道他们的肠胃问题直接反映了他们的情绪状态,很多医生也不知道这一点。人们似乎仍然习惯认为大脑和肠道是相互独立的,精神科医生在治疗神经精神疾病时不会考虑患者的肠道问题,而肠胃科的专家也很少会考虑患者的情绪问题。


第二大脑 

肠道也拥有自己的神经系统,由5000万到1亿个神经细胞组成,这几乎与我们在整个脊髓中所发现的神经细胞数量一样多,这就是为什么肠道中的神经系统通常又被称为“第二大脑”或“肠脑”的原因。肠道神经系统会收集来自肠道的信息,并将其发送给我们的头脑

确实,我们的肠道神经系统与中枢神经系统有许多相似之处。例如,肠道中也发现了与大脑中相同的神经递质,比如5-羟色胺、乙酰胆碱和多巴胺等。尽管如此,肠道神经系统并不被视为中枢神经系统的一部分,而是周围神经系统的一部分。它们连同交感神经系统和副交感神经系统都属于我们的自主神经系统,处理一些无意识活动。

消化是肠道神经系统如何独立工作的最好例子,这是一场肠脑和大量神经递质一起指挥和控制肠道的活动。这是一个非常复杂的过程,尽管它无时无刻不在发生,但是肠道中收集的所有信息中,有超过90%的信息我们从未意识到。只有在食物中毒或感染等情况下,我们才会注意到我们的肠脑。在这种情况下,我们的肠脑发出让人不舒服的信号,比如胃痛、烧心、恶心和呕吐等。这也意味着,我们的头脑只有在我们需要采取行动的时候才会采取措施,比如当我们要开始或停止进食的时候,当我们要上厕所的时候,或者当我们食物中毒或感染的时候。

肠道神经系统就像一个渔网一样围绕着食道、胃和肠壁,它由许多感觉神经细胞组成,不断观察和收集来自消化系统各个区域的大量生化数据和信息,包括肠道张力、肠道内容物的组成、肠道pH值或水分含量以及消化激素的数量。肠道的神经细胞非常敏感,这意味着我们可能会对某些食物过度反应,特别是那些肠道无法识别的人工合成的食品添加剂。因此,神经细胞通常被保护在肠壁内,这样它们就可以避免直接接触食物。肠道神经细胞也非常脆弱,很容易受到破坏或死亡,从而造成胃肠道疾病相关的严重肠道紊乱,比如肠易激综合征。正因为如此,一支由经过特殊训练的细胞内分泌细胞和感觉神经元组成的更顽强团队全天候地工作,观察、记录和发送有关肠道感觉的信息到我们的肠脑和头脑

食物通过胃肠道的旅程可以帮助我们更好地了解我们的肠脑。这段旅程从上颚开始,舌头上的味觉感受器会将信号发送到胃肠道的其它部位。当食物到达食道时,整个肠道中由数百万个传感器组成的网络就会被激活,食物旅途中的每一个小活动都会被这一网络记录下来,并报告给我们的肠脑和头脑。

我们的肠脑获得信息主要是为了优化消化过程,这些信息涵盖了关于食物的一切,包括食物摄入量,食物中脂肪、蛋白质和碳水化合物的含量,食物颗粒的大小等等。当我们的肠脑收到信息,比如正在吃高脂肪含量的食物,它会向肠道发出指令,减缓肠道机械运动;如果是低热量的食物,我们的肠脑会告诉肠道增加机械运动,以便吸收尽可能多的卡路里。这些信息甚至包括有关异物的信息,比如危险的细菌、病毒或食物中的其它毒素。如果这些东西进入我们的胃肠道系统,我们的肠脑会确保肠道从身体吸收大量的水甚至改变肠道运动的方向,通过呕吐或腹泻尽快把这些异物清除出去。 

我们的肠脑也会和身体的其它系统一起工作,比如激素系统。肠道中产生激素的细胞,也就是内分泌细胞,数量非常多,如果把它们集合在一起,无疑会成为人体最大的产生激素的器官。当内分泌细胞向我们的大脑发出饥饿或饱腹激素的时候,就是我们感受到我们肠脑工作的时候。

肠道里生活着大量的细菌,它们与人类宿主互利共生

在我们的肠道中还生活中数以万亿计的细菌,不管我们喜不喜欢,我们和细菌都一直生活在一起,直到死亡才将我们分开。人类与细菌之间已经形成一个有约束力的生物契约,在过去的数亿年里使我们双方都受益。

我们和细菌之间可能存在三种关系:

1)偏利共栖:一方受益而不伤害另一方。

2)互利共生:双方都从对方身上获益。

3)寄生关系:一方获益而另一方受到伤害。

很长一段时间以来,我们一直认为我们和细菌的关系主要是寄生的,最好的情况下是偏利共栖的。然而,近些年来,这种观点被证明是错误的,人类和细菌之间是一种明显的互利共生、生态双赢的关系。细菌在我们的肠道中享有特权,包括自由住宿,持续的食物,合适的温度等等。它们甚至还有免费的Wifi,它们可以接通人体自身的超级宽带迷走神经,以参与不断在肠道和大脑之间传输的生化数据流量。

作为回报,首先,肠道细菌参与营养物质加工、消化吸收、能量平衡、免疫功能、胃肠道发育和成熟;其次,肠道细菌会利用肠道和大脑之间传输的生化信息来关注我们的压力水平、情绪状态以及我们是睡眠还是觉醒等等,然后利用这些信息来调整生化物质的产生,比如激素、维生素、神经递质和代谢物等等。肠道有益细菌唯一感兴趣的就是让宿主达到最佳的健康水平,因为只有这样它们才能继续享有特权的生活。这是经典的双赢策略

当然,也有一些致病性的细菌生活在我们的肠道中。当肠道中有害细菌占据主导地位时,意味着它们会产生更多的毒素、应激激素和其它的危险物质,这些物质会以损害我们的健康为代价让这些致病性细菌受益。如果肠道有益细菌多于有害细菌时,有益细菌会压制住有害细菌,我们也相安无事,但是如果我们由于压力以及使用抗生素、药物和垃圾食品来虐待我们的肠道细菌,用不了多久,有害细菌就会大量生长繁殖,成为肠道中的主导菌群。这些聪明的病原体也被证明有一种卑鄙的手段,会把一些原本对身体无害甚至有益的细菌变成危险和有害的细菌。

幸运的是,肠道细菌更喜欢与它们的人类宿主和谐相处,它们主要花时间消化食物、生长和繁殖,而不打扰我们。与宿主开战的代价通常超过任何收益。同样的原理也驱动着我们的免疫系统,它们不愿意使用复杂的武器来对抗有益细菌,其实免疫细胞很早就学会了区分有益细菌和有害细菌。相反,双方都专注于为对方提供互利的服务。其实,这就是我们与促进健康的细菌之间的古老契约,然而,近些年来,随着我们的生活方式的改变,现代慢性疾病和心理健康问题迅速增加,这可能标志着我们与细菌之间这种古老的双赢契约正在处于危险之中。

肠道细菌对我们的大脑至关重要

肠道细菌不仅参与了肠道与大脑之间的沟通交流,而且在预防和促进生理和心理疾病方面发挥重要作用

为什么细菌对我们的大脑如此重要呢?地球上所有的生命,包括人类、植物和动物,都起源于细菌。数百万年来,我们与细菌共生共存,只是我们花了很长的时间才发现我们体内的细菌世界,发现它们对我们的健康的重要性,特别是最近十多年,我们才逐渐发现它们对我们的大脑功能和心理健康的影响。

  • 大脑起源于肠道

从进化的角度来说,大脑实际上是从肠脑发育而来的。地球上首次出现的生命体是单细胞生物,后来慢慢进化出多细胞有机体,在进化过程最先出现的器官不是大脑,而是“肠”。最早的神经系统是出现在水螅等腔肠动物的肠内,它们没有大脑,所有生命活动都是由肠子控制的。以腔肠动物为起点,最终进化出现了无脊椎动物和脊椎动物,因此,从进化历史来看,我们也可以说肠是所有器官的起源,包括我们的大脑

从一开始,肠道神经系统对所有的行为负责,包括接近或躲避其它动物的能力。这一功能最终由大脑边缘系统负责,这是大脑中控制情绪的部分。随着中枢神经系统的发育,大脑从肠道神经系统那里承担了更多的责任。最后,大脑负责一切与外部世界有关的事情,除了消化。大脑是由肠道神经系统进化而来的这一事实证明了肠道和大脑之间存在着极其密切的联系,两者是不可分割的。

  • 肠道细菌产生调节大脑功能的生化物质

肠道细菌能够影响和指导我们的行为、情绪和心理健康,部分原因是肠道细菌有一种惊人的能力,能够产生调节我们大脑的生化分子。这些细菌花了很长时间来学习如何制造信号分子,数以万亿计的细菌不知疲倦地开发和磨练信号分子,这些信号分子如今充满了我们身体的生化宝库,包括激素、细胞因子、肽类、神经递质等等。多年来,我们的肠道菌群已经发展成为一个高度精密、复杂和敏感的“机器”,如果处理不当,可能会导致严重的缺陷,我们很快就会感受到。

当细菌进入我们的肠道,人类就获得了一条捷径,可以接触到细菌储存的关于如何创造有价值的信号分子的大量知识。来自细菌的遗传智慧使我们肠道神经系统能够学习如何产生物质来指导我们的健康和幸福。例如,人体90%的5-羟色胺在肠道中产生,只有10%在大脑中产生,而50%的多巴胺是在肠道中产生的。换句话说,我们的肠道就像是身体制造神经递质的“生化工厂”。

  • 肠道细菌对大脑发育至关重要 

毫无疑问,肠道细菌是大脑早期发育所必需的在生命的前三年,也是神经发育窗口期,必须有肠道细菌的定植,以使我们的应激反应系统下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)和大脑的其它部分正常发育。在这一发育窗口期,大脑似乎形成了一种终生处理压力的能力,同时也产生了脑细胞。然而,也正是在这个脆弱的时期,肠脑轴会由于肠道细菌的异常定植而受到影响,比如剖腹产和抗生素的使用可能扰乱正常的肠道菌群而影响肠脑轴的发育。

为了了解肠道细菌对大脑的重要性,研究人员使用无菌小鼠进行了研究。为了获得无菌小鼠,它们通过剖腹产出生、喂食无菌的食物并让其生活在无菌的实验室中。那么,这些无菌小鼠和正常的拥有肠道菌群的小鼠有什么不同呢?其中一些显著的缺陷是,肠道萎缩没有绒毛、巨大的阑尾和消化缓慢。无菌小鼠的免疫系统也因为免疫细胞的减少而明显变弱。另外,它们的大脑结构也完全不同,例如,大脑杏仁核被放大,这是我们的情绪中心之一。甚至一些奇形怪状的脑细胞的数量也增加了,HPA轴的发育也出现异常,导致其对应激的反应发生改变。可以毫无疑问地说,没有肠道细菌,大脑就没有办法正常发育,细菌是大脑发育所必需的

  • 肠道细菌和情绪

大脑的情绪信号会指示肠道细菌根据当前的情绪状态来调整化学物质的产生。一种由大脑中的想法所触发的感觉,会通过肠道神经系统向细菌发送化学指令

举例来说,如果我们感到紧张,像去甲肾上腺素这样的应激激素会使肠道细菌变得更危险。去甲肾上腺素可以激活致病性细菌的基因,使它们更具攻击性,增加生存机会。这些病原体可以导致严重的肠道感染、胃溃疡和危及生命的血液中毒。压力甚至可以促使一些肠道细菌将我们肠道内已有的去甲肾上腺素转化为肾上腺素。压力也会减少我们的肠道有益细菌。

因此,肠道菌群的这种变化会改变肠道发送给大脑的关键信号,进而导致了与压力相关的疾病的发生,比如焦虑和抑郁。即使只是在短时间内处于压力之下,它也会改变我们肠道菌群组成。

总而言之,肠道、肠道细菌和大脑是处于不断的沟通交流之中的,这种交流的任何中断都可能导致慢性疾病的发生。换句话说,肠道和大脑是紧密相连的。大脑出问题会影响我们的肠道,肠道出问题也不可避免的影响我们的大脑

尽管如此,传统的医疗保健把我们的身体分割开来,认为不同的器官系统之间是相互独立的,包括我们的大脑和肠道。越来越多的研究告诉我们,我们人体是一个有机整体,各个器官和系统之间是紧密联系在一起的,把身体分成不同部分的医疗保健系统已经过时了。在今天的生活中,我们已经习惯于经常更新我们的手机操作系统以获得更好的用户体验,然而,我们的医疗体系仍然极其陈旧、停滞不前,这是相当不协调的。我们的医疗保健系统亟待更新,需要更好地反映人体不同器官之间的密切联系。

大脑和肠道之间尤其如此,健康的大脑是离不开健康的肠道的,它们是不可分割的。如果你有大脑健康问题需要解决,或者你想一直维持健康的大脑,不应该忽视你的肠道

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