人的行为会受肠道细菌类型的影响

zszhao

卡罗莱纳大学医学院神经学家Rebecca Knickmeyer，近一年主要研究30名新生儿生长发育和肠道细菌的关系。最近她第一次见到这些可爱的小小受试者，并采用一系列行为和个性测试方法对他们进行研究。其中一个测试是这样的，让受测试孩子的妈妈突然从孩子面前消失，然后和一个陌生人一起出现。另一个测试是用一些万圣节面具增加古怪的感觉。然后设法让这些孩子在刺耳的磁共振成像机器中小睡，用机器对他们的大脑进行扫描。

为研究这些孩子，Knickmeyer等对所有可能出现的情况都进行了充分准备。Knickmeyer对研究这些孩子充满兴趣，过去曾经研究过他们的肠道内微生物，包括细菌和病毒的类型。她的研究项目是“粪便研究”，主要观察肠道微生物对儿童大脑发育的影响。


研究进入到关键阶段，大量来自无菌动物实验的结果发现，肠道微生物对动物行为和大脑的生理和生物化学都可产生影响。虽然关于人类的研究资料相对较少，但是科学家已经知道和肠道菌群关系密切的许多神经精神疾病，如焦虑、抑郁、自闭、精神分裂和神经退行性疾病等，不过只是知道有关系，并没有确定具体细节。

加州大学圣地亚哥分校微生物学家Rob Knight说，一般来说，我们很难确定菌群差异和疾病的因果关系，这也是该领域比较突出的问题。有许多线索提示，大脑的发育和肠道菌群存在联系，但关于这些关系的细节过程了解甚少。

一些营养补充剂公司声称，补充益生菌不仅可以帮助消化功能，而且对心理情绪健康也大有作用。一些药物企业也渴望从肠道微生物及其产物分子中寻找能治疗神经系统疾病的新药。

科学家和基金机构主要希望了解现象背后的机制。过去2年，国立精神健康研究所NIMH投入1百万美元，资助7个早期研究项目，每个项目都会分析“微生物－肠－脑”轴相关内容。Knickmeyer的项目就是其中之一。今年阿灵顿美国海军研究办公室同意今后几年投入5200万美元支持研究“肠道在认知和应激反应中的作用”。欧盟也投入9百万欧元设立一个5年研究项目MyNewGut，该项目的两大目标是大脑发育和大脑疾病。

最新的研究目标已经超越简单基础观察和相关性分析，初步研究结果提示这一现象背后的复杂性。科学家开始意识到，肠道菌群是通过激素、免疫分子和特定代谢产物等多种方式对大脑产生多方面的影响。目前更多看法属于猜测，并没有非常确定的证据，因此这方面仍然需要建立更好的研究方法模式，这是非常值深入研究的。

正常情况下，血脑屏障可以避免细菌和生物大分子进入大脑，细菌不能侵入大脑，因此很少人会想到细菌和大脑会发生直接的关系。不过一旦发生病毒和细菌入侵，会产生强烈的反应，例如脑炎和狂犬病等。但过去主流医学领域认为多数细菌对大脑不会产生影响。不过现在这种观点正逐渐发生改变。

2000年，加拿大一个小镇Walkerton发生洪水，导致大肠杆菌和空肠弯曲杆菌污染饮用水的事件，大约2300人发生胃肠炎，许多人后来发生慢性肠易激综合征(IBS)。

经过持续8年对Walkerton居民的随访研究，麦克马斯特大学胃肠病学家斯蒂芬·柯林斯发现，心理问题如抑郁和焦虑是这些患者发生慢性肠易激综合征的另一个危险因素。麦克马斯特胃肠病学家Premysl Bercik说，这种关系引起一个有趣的问题。精神疾病如抑郁症是否来自于炎症，或者是消化道细菌感染导致。

麦克马斯特研究小组开始用动物寻找问题的答案。2011年发表的论文是将不同菌株和不同品系的老鼠进行移植，发现某些行为和细菌类型存在关系。Bercik说，结果令人惊讶。研究发现本来“相对害羞”老鼠携带来自有冒险精神动物的微生物群会表现出更多探索性行为。这说明微生物群能显著影响动物的行为表现。未发表的研究表明，将人类肠易激综合症和焦虑患者粪便细菌移植给小鼠，可诱发焦虑行为。对照组健康人粪便细菌移植给小鼠不会产生这种效应。

为研究这些现象回答对这些现象的质疑，微生物学家不得不学习如何研究动物行为，如何用手拿和饲养动物，这些过去本来都是生理学和病理学家的工作。关于肠道菌群的研究常用的动物是一种无菌老鼠，这些动物出生时必须通过剖腹产，避免在出生时被产道细菌接种。然后在无菌培养环境中饲养，喂养经过高压热消毒的食物，呼吸经过无菌过滤的空气。

2011年，卡罗林斯卡学院免疫学家Sven Pettersson和神经学家Rochellys Diaz Heijtz等研究发现，与普通有菌动物相比，无菌鼠不容易出现焦虑行为。对老鼠来说，焦虑行为少并不是好现象，因为在自然界不能快速逃离危险，容易被天敌杀死。也就是说，体内没有细菌的动物不健康，不安全。进一步研究动物大脑发现，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。这些无菌动物成年后，即使变成有菌环境，其行为学特征仍然无法恢复正常，但是在出生后迅速换成有菌环境，则可以避免发生这种后果。这说明细菌对大脑发育产生的影响存在一个窗口期，错过该窗口期，再补充细菌也不会有明显作用。

本文选自：科学网孙学军博客