“遇事不决，量子力学；机制难寻，肠道菌群”是调侃还是真有这回事？

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当几篇神奇的论文出现在公众视野中之后，一句神奇的顺口就开始广为流传：遇事不决，量子力学；机制难寻，肠道菌群。

这句话是纯粹的调侃还是确有其道理呢？

我们都知道，人体组成的最小单位是细胞，但是你可能不知道的是身体中微生物的数量要远远多于细胞。肠道内有成千上万种微生物（不仅包括细菌，还包括病毒，真菌和古细菌），他们重约2公斤，而人的大脑也才1.4公斤重。这些微生物中有多达2000万个基因，它们为我们提供了20,000个基因所无法比拟的基因组冲击力。

肠道细菌可以以人体无法承受的方式制造和利用营养物质和其他分子，因此科学家便以此入手，寻找疾病治疗的新途径。大脑是最新的领域，但与肠道有着古老的联系。例如，古希腊人认为，当消化道产生过多的黑胆汁时，就会出现精神障碍。早在发现微生物之前，一些哲学家和医生就认为大脑和肠道是塑造人类行为的伙伴。

5月8日，Elizabeth Pennisi在Science撰写了一篇采访Holobiome公司（世界上最大的人类肠道微生物集合之一）有关肠道菌群对未来治疗，尤其是脑部疾病的影响。

在琼脂平板上或其产品中生长的新分离出的细菌可以成为“精神药物”

Holobiome自从成立仅5年以来，就创造了世界上最大的人类肠道微生物集合之一。虽无法确切说明菌群疗法将采取何种形式，但是，针对性疾病包括抑郁和失眠，以及便秘和内脏疼痛，如肠易激综合征的典型症状（可能具有神经系统和肠道成分的疾病），该公司首席执行Phil Strandwitz颇有自信预测：“第一次人体试验将在一年内开始。”他们希望从粪便提取出来的细菌能够为抑郁症以及其他大脑和神经系统疾病提供新的治疗方法。

神经精神疾病的药物开发已经落后了数十年，许多现有药物并不能对所有患者有效，并且会引起不良副作用。越来越多的研究人员认为，基于微生物的治疗方法或“精神药物”是一种有前途的替代方法。正在研究肠道微生物与帕金森氏病之间的联系的流行病学家Natalia Palacios说：“这是一个非常年轻且令人兴奋的领域，潜力巨大。”

Holobiome团队正忙碌地进行微生物的培养，鉴定和测试工作

肠道菌群与脑部疾病的联系

肠易激综合症患者心情容易低落，自闭症人群消化系统往往不太好，而帕金森氏症患者则容易便秘。

微生物学家Jeroen Raes和他的同事们在2019年4月Nature Microbiology中报道了抑郁症患者存在两种相同细菌的缺陷。他们发现患者服用抗生素后，肠道细菌会受到伤害，同时患者患抑郁症风险增加，但服用抗病毒药或抗真菌药则不会。尽管机理尚不清楚，研究人员进行的动物研究证实了肠道微生物会影响大脑的观点。

将患有帕金森氏症，精神分裂症，自闭症或抑郁症患者的粪便移植到大鼠和小鼠后，动物经常会产生各种问题。相反，从健康人那里获得的粪便再进行移植后，会减轻这些动物的症状。幼年小鼠中某些微生物的存在与否会影响小鼠成年后对压力的反应方式，其他小鼠研究也指出微生物在神经系统发育中的作用。

肠道细菌影响大脑的可能途径

研究人员发现了肠道微生物可能直接影响大脑的方式。1.有些可能会分泌通过血液流到大脑的信使分子。2.其他细菌可能会刺激迷走神经，迷走神经从大脑的底部一直延伸到腹部的器官。细菌可能通过最近发现的位于肠壁上的“neuropod”细胞将信号传递给迷走神经，从而感知其生化环境，包括微生物化合物。每个细胞都有一个长长的“脚”，向外延伸形成与附近神经细胞（包括迷走神经）的突触状连接。

此外，也可能存在间接联系。研究人员越来越多地将炎症视为抑郁症和自闭症等疾病的关键因素。肠道细菌是正常免疫系统发育和维持的关键，研究表明，错误混合微生物会破坏该过程并促进炎症。微生物产品可能会影响肠内分泌细胞，肠内分泌细胞位于肠道内壁并释放激素和其他肽。这些细胞中的一些可帮助调节消化并控制胰岛素的产生，但它们还会释放神经递质5-羟色胺，后者从肠中逸出并遍及全身。

肠道细菌产生的GABA来控制大脑活动

微生物或人体自身的细胞可以将色氨酸转化为血清素，这是一种与抑郁症和其他精神疾病有关的神经递质。 细胞还将色氨酸转变为一种称为犬尿氨酸的物质，该物质进一步反应形成对神经元有毒的产物。 Cryan表示，微生物组的变化可能会以损害心理健康的方式使这些物质的产生加速。 研究表明，抑郁症患者更容易将色氨酸转化为犬尿氨酸而不是5-羟色胺。

Trandwitz博士和他的同事分离出了一种细菌，该细菌无法在典型的培养基中存活，并且需要一种叫做γ-氨基丁酸（GABA）的氨基酸才能生长。GABA是一种神经递质，可抑制大脑的神经活动，其失调与抑郁症和其他精神健康问题有关。如果这种肠道微生物必须含有GABA，则一定存在制造GABA的其他微生物。而这样的GABA生产者可能是精神疾病的罪魁祸首。Strandwitz及其同事在包括细菌杆菌在内的三类细菌中发现了该产生者。他们迅速申请了包装这些细菌或其产品的专利，以治疗患有抑郁症或其他精神疾病的人。

在发表这些发现之前，该小组与康奈尔大学的研究人员合作，在《自然微生物学》中报告发现了产生GABA的细菌。他们对23名被诊断出患有抑郁症的人进行了脑部扫描研究，发现，细菌杆菌较少的人在前额叶皮层有较强的过度活跃模式，一些研究人员认为这种行为与严重的抑郁症有关。

全息生物学进一步发现该细菌在大鼠消化道中产生GABA，这可能会增加大脑中的GABA水平。微生物生态学家Jack Gilbert研究小组和Holobiome小组在产生GABA细菌的治疗潜力中，都观察到治疗后大鼠对内脏疼痛表现出更强的耐受性，也许是因为这些细菌确实具有神经调节作用，GABA升高使大鼠平静了。

但是理论上GABA太大，无法穿过血脑屏障进入大脑，相反，该分子可以通过迷走神经或肠内分泌细胞起作用。一些研究人员可能会质疑为什么细菌比GABA药物更有效。Strandwitz指出，这种细菌可能不仅仅是简单地增强GABA，它们产生的分子可能会对大脑和身体产生其他影响，从而解决抑郁症的其他症状。

Stephen Skolnick正在测试细菌是否可以制造重要的神经递质GABA

肠道菌群治疗的前景

加州大学洛杉矶分校的生物学家Elaine Hsiao说： “目睹微生物组肠脑领域的巨大发展，真是令人惊讶。 ”与Strandwitz一样，她也是一位狂热者，曾帮助两家公司开发了针对多种疾病的微生物疗法，包括癫痫病和自闭症。

其他研究人员担心商业的激进或影响科科研。Knight表示投资者看到了急切的机会，风险资本家正在资助初创公司开发几乎所有基于微生物组的疗法。但是并不是所有的方法都是“非常有前途，并有很多证据支持”。

微生物疗法不一定能达到与常规药物相同的功效标准。要作为药物销售，治疗必须通过美国食品和药物管理局（FDA）或在其他国家或地区的等效试验，并通过临床试验证明其对特定疾病的有效性。迄今为止，大多数微生物组疗法都以益生菌的形式销售，至少在美国，其监管阈值较低，这是制造商可以做出的健康声明的限制。Holobiome公司便正在开发这两种类型的产品。

该领域也仍然面临着许多科学问题。芝加哥伊利诺伊大学系统生殖生物学家Beatriz Pealver Bernabé说，除了许多研究的相关性以及关于动物研究能否转化为人类的常见问题之外，人类微生物组还非常复杂。“我不认为这会是'一刀切’，我们需要为不同的人寻找特定的菌株和剂量。”她补充说，需要新的理论和模型来预测那些菌株将如何影响个体的特定微生物组。

尽管有障碍，Gavrish仍然相信她在厌氧室内生长的某些菌株将导致治疗。她说，毕竟，肠道微生物与人脑之间的联系有着深厚的进化根源。“我相信我们可以利用肠道细菌一百万年来传递的信息来帮助人们。”

原文链接：https://www./news/2020/05/meet-psychobiome-gut-bacteria-may-alter-how-you-think-feel-and-act#

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