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肠道微生物群正影响着你的情绪

 菌心说 2022-02-10

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《肠子的小心思》

以下为朗读小姐姐的全文音频
BGM:病变——鞠文娴

者 | Erman Misirlisoy

翻译 | 天舒

审校 | 酷炫脑主创 & 小草

读 | 胡恩

美工 | 豆浆

编辑 | 灵沅


你的情绪变好变坏,有可能就是肠道的原因。听说肠道和大脑可以在几秒钟或更短的时间内相互沟通,那么具体是怎么影响的呢?益生菌、益生元又是否能改善情绪呢?


1.  肠道是人体最大的感觉器官,也是“第二个大脑”

肠道是人类的第二个大脑。人类的肠道中包含了许多具有自身基因的生命形式,它们构成了我们的肠道微生物群落。超过 10 万亿个微生物生活在人类肠道内[1],据最近的一些估计,这一数字高达 39 万亿[2]。这意味着人体大肠内的微生物数量比人体全身的细胞还要多。

人类肠道中还有超过 1 亿个神经元组成的复杂网络,许多专家称其为人体的“第二个大脑”[3]。这些微生物环境正在揭示关于心理和行为的新见解。

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肠道微生物和大脑之间存在着联系 | Peter Andrey Smith

肠道微生物群落是人体不可缺少的微生物大军,它们帮助人体新陈代谢,增强人体免疫力。但科学家们直到最近才开始揭露肠道和大脑之间的快速连接

在老鼠身上,只需要两个神经细胞就可以将信息从肠道传递到脑干[4]。这意味着肠道和大脑可以在几秒钟或更短的时间内相互沟通,而不是依赖于较慢的需要激素释放的信号。

人类的肠道还可以向大脑发送有关营养物质和微生物存在的信号,而大脑可以利用这些信息来帮助控制新陈代谢、消化和饱腹感。从某种意义上说,肠道是人体最大的感觉器官[5]。

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《辛普森一家》

2.  大鼠情绪受肠道微生物群落影响

科学家认为肠道和大脑之间的关系可能对思想和感觉有影响。在最近的一项研究中[6],费城的一组研究人员系统地测试了大鼠肠道内的微生物群落是否会影响它们的情绪和心理易感性。

研究人员将一组大鼠分成两组:社会冲突组和放松组。放松组大鼠仅仅在自己的领地上休息,而社会冲突组的大鼠则被放到另一只好斗的大鼠的领地上,以引起紧张的互动。研究人员分析了所有大鼠的粪便样本,以比较它们肠道内不同的微生物群落。

在社会冲突组中,出现了两种类型的大鼠。有些大鼠在入侵另一只大鼠的领地时表现得很有信心和韧性,很长时间后才表现出少许失败的迹象。另一些大鼠则很脆弱,更快地以仰卧三秒的方式投[7]。

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在“社会冲突”和“无压控制”的两种不同环境下,测试两组大鼠粪便微生物群的差异 | Jiah Pearson-Leary et al. 

经过几天的反复社会冲突,大鼠的肠道微生物群落开始改变。与没有经历过冲突的放松组大鼠和自信面对挑战的韧性大鼠相比,脆弱大鼠的肠道内有着更多的放线菌。

与放松组的大鼠相比,它们体内的杆菌和梭菌含量也更高,而拟杆菌则更少。相比之下,有韧性的大鼠肠道看起来更像放松组老鼠。虽然在所有社会冲突大鼠中都能发现应激的微生物效应,但应激对脆弱大鼠肠道细菌的影响最大。

那这些变化意味着什么呢?为了更好地理解某些功能性后果,研究人员将注意力集中在每只大鼠肠道内杆菌和梭菌的平衡上。杆菌微生物包含多种抗炎物质,而梭菌通常被认为与炎症有关,因此,杆菌与梭菌比的增加可能是一种对于应激造成的炎症做出的健康反应。

与这一理论相吻合的是,在数天的社会冲突中,有韧性的大鼠体内的杆菌:梭菌比例不断增加,在最后一天的测试中,这一比例明显高于放松组大鼠。相比之下,脆弱的大鼠在这个比例上没有表现出适应性变化。

3.  大鼠行为受移植的肠道微生物群落影响

以上的研究结果都很有趣,但并没有说明积极操纵动物体内微生物平衡的后果。为了回答这个更实际的问题,研究人员从有韧性或脆弱的大鼠体内提取微生物,并将其转移到放松组大鼠的肠道中。在移植 6 天后,放松组大鼠开始显示出肠道微生物群落组成的相关变化。

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粪便移植对肠道微生物组重塑影响的实验设计|Jiah Pearson-Leary et al. 

“现在就断言某种补品是否能有效地改善我们的生活还为时过早,但我们确切掌握的有限证据描绘了一幅乐观的前景。”

更重要的是,被移植菌落的大鼠也开始改变它们的行为。在一项强制游泳测试中,从脆弱的大鼠身上获得微生物群的大鼠表现出更多抑郁行为的迹象,它们更快放弃游泳,倾向于把头露出水面踩水。

来自脆弱大鼠的肠道菌群是如何影响被移植大鼠的行为的?

在研究它们大脑的腹侧海马体时,研究人员发现参与保护中枢神经系统的细胞活动增加。他们还发现,这些大鼠血浆中皮质酮水平升高。皮质酮是一种参与免疫和应激反应的激素。这些由变化的肠道微生物群调节的免疫反应可能导致了抑郁相关行为和应激反应。

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图源网络

4.  肠道微生物群落可能影响人类心理健康,益生菌、益生元等或有助于改善健康情况

科学家们认为,这些来自大鼠的结果表明,从生物学角度来看,肠道微生物群落有可能影响情绪和行为,但这并不一定意味着这些影响也同样适用于人类。

虽然人体研究仍然很少[8],但已有一些研究支持肠道微生物群落和精神症状之间的联系。对临床抑郁症患者粪便样本的分析表明[9],与非抑郁症患者相比,临床抑郁症患者肠道中肠杆菌科等微生物较多,但普拉梭菌较少。他们体内的普拉梭菌越少,抑郁症状就越严重。

人们认为益生菌补充剂可以增加肠道内某些有益健康微生物的数量。它会对人类精神健康产生任何切实影响吗?虽然相关研究很少,但一些早期的例子表明[10],与服用安慰剂相比,服用一些补充剂可能会减少焦虑和心理困扰。

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益生菌是对人体有益的活性微生物 | care基因

在一项研究中,特定的益生菌酸奶和胶囊改善了一般健康问卷调查中自我报告的结果,也改善了抑郁和焦虑量表的得分。传统的酸奶和安慰剂胶囊则没有这种效果。

在另一项研究中,健康女性每天服用两次益生菌奶制品,连续四周,与服用安慰剂奶制品的女性相比,她们的大脑活动发生了变化,这可能会保护她们免受负面情绪敏感性的影响[11]。这些研究都没有证实益生菌的变化可以改善情绪,但科学家对此非常感兴趣。

益生元给特定微生物群的内部生长提供养料,并不直接成为微生物群中的一份子。它可能具有与益生菌类似的作用。在 2015 年的一项研究中,45 名健康志愿者连续三周每天服用一剂益生元或安慰剂。服用益生元的人早晨唾液样本中的皮质醇水平较低[12]。皮质醇是一种与应激有关的激素。在一项衡量注意力的行为测试中,他们也更有可能自动地优先处理积极的而非消极的情绪信息。

虽然有一些早期迹象表明,益生菌或益生元在未来改善心理健康方面可能发挥作用,但现在就断言任何特定的补充剂是否能切实改善人们的生活还为时过早。目前,还需要更多以人类为实验对象的研究,尤其需要运用比仅使用问卷调查更多样化的心理健康测量方法,并包括对日常行为的评估。

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图源网络

我们还需要更好地了解肠道微生物群的行为与大脑功能之间的联系机制。即使在对大鼠的研究中,科学家们可以更直接地接触到精细的生理过程,他们仍然没有完全弄清压力环境如何刺激肠道中特定微生物群落的生长。

我们距离可以考虑购买酸奶以改善情绪健康和认知表现的那一天还有很久。尽管如此,随着医学界对人类微生物群的功能和进化有了更多的了解,一种新的治疗心理健康问题的医疗工具可能会出现。

 参考资料

[1] Gill SR, Pop M, Deboy RT, et al. (2006) Metagenomic analysis of the human distal gut microbiome. Science.312(5778):1355–1359. doi:10.1126/science.112423
[2] Liu RT. (2017) The microbiome as a novel paradigm in studying stress and mental health. Am Psychol. 72(7):655–667. doi:10.1037/amp0000058
[3] Underwood, E. (2018). Your gut is directly connected to your brain, by a newly discovered neuron circuit. Science. doi: 10.1126/science.aav4883
[4] Kaelberer, M. M., Buchanan, K. L., Klein, M. E., Barth, B. B., Montoya, M. M., Shen, X., & Bohórquez, D. V. (2018). A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction. Science, 361(6408). doi: 10.1126/science.aat523
[5] Hoffman, B. U., & Lumpkin, E. A. (2018). A gut feeling. Science, 361(6408), 1203–1204. doi: 10.1126/science.aau9973
[6] Pearson-Leary, J., Zhao, C., Bittinger, K., Eacret, D., Luz, S., Vigderman, A. S., … Bhatnagar, S. (2019). The gut microbiome regulates the increases in depressive-type behaviors and in inflammatory processes in the ventral hippocampus of stress vulnerable rats. Molecular Psychiatry. doi: 10.1038/s41380-019-0380-x
[7] Susan K. Wood, Hayley E. Walker, Rita J. Valentino, Seema Bhatnagar, (2010) Individual Differences in Reactivity to Social Stress Predict Susceptibility and Resilience to a Depressive Phenotype: Role of Corticotropin-Releasing Factor,  Endocrinology, Volume 151, Issue 4, Pages 1795–1805, https:///10.1210/en.2009-1026
[8] Liu R. T. (2017). The microbiome as a novel paradigm in studying stress and mental health. The American psychologist, 72(7), 655–667. doi:10.1037/amp0000058
[9] Jiang, H., Ling, Z., Zhang, Y., Mao, H., Ma, Z., Yin, Y., … Ruan, B. (2015). Altered fecal microbiota composition in patients with major depressive disorder. Brain, Behavior, and Immunity, 48, 186–194. doi: 10.1016/j.bbi.2015.03.016
[10] Liu R. T. (2017). The microbiome as a novel paradigm in studying stress and mental health. The American psychologist, 72(7), 655–667. doi:10.1037/amp0000058
[11] Tillisch, K., Labus, J., Kilpatrick, L., Jiang, Z., Stains, J., Ebrat, B., … Mayer, E. A. (2013). Consumption of Fermented Milk Product With Probiotic Modulates Brain Activity. Gastroenterology, 144(7). doi: 10.1053/j.gastro.2013.02.043
[12] Schmidt, K., Cowen, P. J., Harmer, C. J., Tzortzis, G., Errington, S., & Burnet, P. W. (2015). Prebiotic intake reduces the waking cortisol response and alters emotional bias in healthy volunteers. Psychopharmacology, 232(10), 1793–1801. doi:10.1007/s00213-014-3810-0

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