從腸道微生物到人體司令部

劉愷

腸道微生物對大腦產(chǎn)生的影響

共生菌群作為腸道的得力幫手，可以分解不易消化的多糖等化合物產(chǎn)生能量。當(dāng)有益菌群附著在腸黏膜表面，就形成了堅固的微生物“盔甲”，通過競爭、免疫等機制抵御病原菌入侵。腸道微生物甚至?xí)⑴c調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律，還影響著大腦——我們?nèi)梭w的最高“司令部”。兩者之間看似風(fēng)馬不接，實則休戚與共，想要理清這其中千絲萬縷的聯(lián)系就得說到腸腦軸，這條腸道與大腦之間的高速公路。

概括來講，腸腦軸是指涉及多個生物系統(tǒng)的調(diào)節(jié)通路，在腸道菌群與大腦之間構(gòu)建起一種獨特的通訊方式：大腦可通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)腸道微生物的組成和行為，腸道微生物也可通過神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫、循環(huán)等多種系統(tǒng)參與對大腦信號的調(diào)節(jié)，維持人體的健康，甚至影響大腦的活動。

迷走神經(jīng)：傳遞信息的電話線

人體當(dāng)中傳輸信號最快的無疑就是神經(jīng)系統(tǒng)了，大腦和腸道之間自然也建起了這樣的溝通方式。這主要是由迷走神經(jīng)介導(dǎo)的。迷走神經(jīng)是腦神經(jīng)中延伸最長、分布最廣的一對神經(jīng)，這些神經(jīng)從腦干出發(fā)，彌漫的末梢延伸到腸道神經(jīng)系統(tǒng)。腸道神經(jīng)與迷走神經(jīng)相交匯，形成突觸連接，如此一來，大腦和腸道之間的“電話線”就連上了。接著，這條“電話線”將檢測到的腸道信號集中運輸?shù)酱竽X，又將反饋信息從大腦傳播到身體各處。

“電話線”中傳遞著電信號，在神經(jīng)中幫助電信號傳遞的就是神經(jīng)遞質(zhì)了，那么神經(jīng)遞質(zhì)是如何產(chǎn)生的呢？

微生物自身可以產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)，通過神經(jīng)細(xì)胞的傳導(dǎo)刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng);此外，也可以請求場外支援，微生物通過產(chǎn)生活性物質(zhì)刺激內(nèi)分泌系統(tǒng)，進而誘導(dǎo)腸道細(xì)胞產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)。舉個例子，我們熟知的“快樂信使”——5-羥色胺，它的產(chǎn)生依賴于腸嗜鉻細(xì)胞。微生物可以通過影響腸嗜鉻細(xì)胞的數(shù)量或功能，進而干預(yù) 5-羥色胺釋放，并最終調(diào)節(jié)大腦的認(rèn)知、學(xué)習(xí)和記憶。

小膠質(zhì)細(xì)胞：免疫協(xié)作的雙刃劍

腸道和大腦之間也會通過免疫系統(tǒng)形成聯(lián)系。大腦當(dāng)中有一類關(guān)鍵的免疫效應(yīng)細(xì)胞叫小膠質(zhì)細(xì)胞，這種細(xì)胞在不同發(fā)育時期或生理狀態(tài)下具有不同的形態(tài)功能，與帕金森病、阿爾茨海默病等疾病息息相關(guān)。可是你能想象到么？小膠質(zhì)細(xì)胞的健康發(fā)育和激活離不開腸道微生物的幫助。

小膠質(zhì)細(xì)胞與帕金森病、阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病息息相關(guān)

腸道微生物調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞

由小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫程序依賴于微生物產(chǎn)生的信號，這其中短鏈脂肪酸（SCFA）功不可沒。腸道微生物會把人體難以消化的膳食纖維和抗性淀粉發(fā)酵變成短鏈脂肪酸，這種物質(zhì)能夠調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育成熟過程，還會誘導(dǎo)細(xì)胞形態(tài)變化。

這樣的協(xié)作關(guān)系看似其樂融融，但也得把握限度。因為如果被短鏈脂肪酸過度激活，小膠質(zhì)細(xì)胞就會發(fā)起瘋來，不分?jǐn)澄业赝淌汕宄窠?jīng)突觸，反而造成認(rèn)知能力下降。

血腦屏障：守衛(wèi)重地的頭號關(guān)隘

我們的身體深諳大腦的元首地位，不僅在外配備了堅硬的頭骨防護，在內(nèi)還設(shè)置了相當(dāng)縝密的關(guān)卡——血腦屏障。此稱呼非常霸氣，實力更是不容小覷。血腦屏障就是腦部血管外的一層堅固的，由血管壁細(xì)胞與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞形成的“鞘”，能夠阻止有害物質(zhì)從血液進入大腦，保證中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的高度穩(wěn)定。除了氧氣、血糖等熟悉的“老朋友”，“可疑分子”一概被拒之門外。

不過，許多來自腸道微生物的代謝產(chǎn)物卻擁有“通關(guān)令”，比如丁酸鹽就可以跨越血腦屏障進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并保護神經(jīng)元免受損傷，具有一定抗抑郁的作用。

不僅如此，血腦屏障本身的發(fā)育形成與通透性也有腸道微生物的功勞。其構(gòu)成的關(guān)鍵——縫隙連接蛋白，會受腸道微生物激活而表達。秤砣雖小壓千斤，這戒備森嚴(yán)的關(guān)隘也得由微生物來守護。

微生物、腸道和大腦在歷史上曾是各自獨立的課題，隨著研究不斷深入產(chǎn)生，彼此的聯(lián)系愈加緊密，促進了生物醫(yī)學(xué)變革性的進步。

（責(zé)任編輯 / 黃盈盈? 美術(shù)編輯 / 周游）