腸道微生物如何影響人的情緒
腸道微生物參與人或動物多種生理代謝活動，腸道微生物失衡不僅會產生多種胃腸道疾病，還會通過微生物-胃腸-腦軸影響大腦功能，進而影響行為和情緒。臨床上約80%以上的胃腸道疾病患者，伴有焦慮、抑郁、恐懼等癥狀，而應用抗抑郁類精神疾病治療藥物，往往對這些胃腸疾病有很好的治療效果?，F(xiàn)有的研究表明大腦和腸道菌群的作用也是雙向的，這種雙向調節(jié)作用主要通過以下四方面實現(xiàn)（如圖1）。
圖1.腸道菌群和大腦間的相互作用(Bercik,2011)
圖1.腸道菌群和大腦間的相互作用(Bercik,2011)
(1)腸道菌群對免疫的影響。腸道中微生物的存在有利于腸道免疫系統(tǒng)的建立。腸道微生物一方面可以直接激活大腦神經，影響免疫系統(tǒng)功能，實現(xiàn)微生物-胃腸-腦軸的連接溝通。另一方面，細菌或病毒的存在會結合細胞受體，二者相互識別后，免疫細胞就會啟動免疫程序，分泌免疫因子，并將信息傳遞到大腦。
Belgnaoui等（2012）動物實驗表明，壓力可以使腸粘膜通透性增加，導致腸道內細菌膜表面脂多糖進入血液和淋巴結，刺激細胞受體，最終導致炎性因子的產生，炎性因子是細胞發(fā)揮免疫作用的一類細胞因子，而炎性因子如白介素、腫瘤壞死因子等升高均可影響大腦功能導致抑郁。
(2)腸道菌群可以影響神經遞質。神經遞質是神經元之間擔當“信使”的一類物質，通過傳遞各種信息而實現(xiàn)調節(jié)機體生理功能的作用。神經遞質如乙酰膽堿主要參于機體心血管活動、攝食、飲水、睡眠、覺醒、感覺和運動的調節(jié)，如去甲腎上腺素主要參與對心、血管活動、體溫、情緒活動的調節(jié)。腸道微生物通過改變色氨酸代謝途徑改變大腦神經遞質水平，誘發(fā)神經失調。
腸神經系統(tǒng)由胃腸道內神經成分組成，具有調節(jié)控制胃腸道的功能，被稱為“第二大腦”。腸道菌群會生成一系列神經遞質，包括組胺、5-羥色胺、多巴胺等。其中，5-羥色胺在宿主體內約90%是于腸道中由腸“第二大腦”產生。Bravo等（2011）的小鼠試驗表明，腸道乳酸菌增加可改善小鼠焦慮情緒，伴隨大腦神經遞質受體的表達升高。
(3)代謝系統(tǒng)調節(jié)通路。腸道微生物代謝產物會對腦-腸軸及機體免疫系統(tǒng)產生調節(jié)作用。以短鏈脂肪酸（SCFAs）為例，SCFAs 多為腸道厭氧菌發(fā)酵產物，可通過多種通路參與腦-腸軸間調節(jié)活動。首先，SCFAs 直接刺激交感神經及自主神經系統(tǒng)；其次，SCFAs 通過調節(jié)血腦屏障通透性，維持中樞神經系統(tǒng)內環(huán)境穩(wěn)定，影響大腦發(fā)育及行為。不僅如此，SCFAs 同樣參與神經細胞的穩(wěn)態(tài)調節(jié)，在維持腦部發(fā)育及腦組織自穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。
(4)腸道菌群調節(jié)內分泌。腸道微生物通過調節(jié)腸道內分泌細胞分泌腦腸肽、促腎上腺皮質激素釋放因子、腎上腺皮質酮等激素類物質直接反饋性作用于微生物-胃腸-腦軸，實現(xiàn)腦和腸之間的信息交流。
微生態(tài)穩(wěn)定制約因素與調控策略
腸道微生物菌群穩(wěn)定組成是發(fā)揮微生物-胃腸-腦軸雙向調控的基礎。不合理飲食、抗生素使用等外界因素會影響微生物組成，在破壞微生態(tài)穩(wěn)定的同時直接影響胃腸-中樞神經系統(tǒng)平衡的精確調控，尤以飲食因素影響最大。
飲食作為影響腸道菌群組成及功能的關鍵核心，參與微生物-胃腸-腦軸各項調節(jié)通路，調控大腦與神經系統(tǒng)功能發(fā)揮。Liu等（2015）研究表明，高脂飲食可以顯著改變腸道菌群多樣性并降低神經突觸可塑性，增加易損性，引起動物焦慮行為。
腸道致病菌感染也可以引起大腦和行為的改變。Lyte等（2006）和研究報道檸檬酸桿菌、空腸彎曲桿菌分別感染小鼠8h后，實驗中小鼠表現(xiàn)出類似焦慮行為。而臨床證據(jù)表明，益生菌可以降低病人焦慮癥狀，減少應激反應，改善情緒。
動物及臨床（Dantzer,2009）研究表明，增加腸道有益菌數(shù)量，改善腸道菌群結構，在保護胃腸粘膜屏障完整性的同時發(fā)揮免疫調節(jié)作用，能有效調節(jié)腸道菌群失衡引起的各類胃腸道疾病與精神疾病。
研究微生物-胃腸-腦軸的意義
微生物-胃腸-腦軸這一理論機制，不僅適用于人，也適用于動物（包括畜禽）。隨著此理論機制的有更深層次的研究，我們將可以利用這個機制，通過調節(jié)腸道微生物穩(wěn)態(tài)，直接或間接調節(jié)人或動物的腦和情緒，從而調控攝食、消化、循環(huán)、呼吸、排泄、生殖等一系列生理行為，影響人或動物的生長發(fā)育。
Belgnaoui等（2012）動物實驗表明，壓力可以使腸粘膜通透性增加，導致腸道內細菌膜表面脂多糖進入血液和淋巴結，刺激細胞受體，最終導致炎性因子的產生，炎性因子是細胞發(fā)揮免疫作用的一類細胞因子，而炎性因子如白介素、腫瘤壞死因子等升高均可影響大腦功能導致抑郁。
(2)腸道菌群可以影響神經遞質。神經遞質是神經元之間擔當“信使”的一類物質，通過傳遞各種信息而實現(xiàn)調節(jié)機體生理功能的作用。神經遞質如乙酰膽堿主要參于機體心血管活動、攝食、飲水、睡眠、覺醒、感覺和運動的調節(jié)，如去甲腎上腺素主要參與對心、血管活動、體溫、情緒活動的調節(jié)。腸道微生物通過改變色氨酸代謝途徑改變大腦神經遞質水平，誘發(fā)神經失調。
腸神經系統(tǒng)由胃腸道內神經成分組成，具有調節(jié)控制胃腸道的功能，被稱為“第二大腦”。腸道菌群會生成一系列神經遞質，包括組胺、5-羥色胺、多巴胺等。其中，5-羥色胺在宿主體內約90%是于腸道中由腸“第二大腦”產生。Bravo等（2011）的小鼠試驗表明，腸道乳酸菌增加可改善小鼠焦慮情緒，伴隨大腦神經遞質受體的表達升高。
(3)代謝系統(tǒng)調節(jié)通路。腸道微生物代謝產物會對腦-腸軸及機體免疫系統(tǒng)產生調節(jié)作用。以短鏈脂肪酸（SCFAs）為例，SCFAs 多為腸道厭氧菌發(fā)酵產物，可通過多種通路參與腦-腸軸間調節(jié)活動。首先，SCFAs 直接刺激交感神經及自主神經系統(tǒng)；其次，SCFAs 通過調節(jié)血腦屏障通透性，維持中樞神經系統(tǒng)內環(huán)境穩(wěn)定，影響大腦發(fā)育及行為。不僅如此，SCFAs 同樣參與神經細胞的穩(wěn)態(tài)調節(jié)，在維持腦部發(fā)育及腦組織自穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。
(4)腸道菌群調節(jié)內分泌。腸道微生物通過調節(jié)腸道內分泌細胞分泌腦腸肽、促腎上腺皮質激素釋放因子、腎上腺皮質酮等激素類物質直接反饋性作用于微生物-胃腸-腦軸，實現(xiàn)腦和腸之間的信息交流。
微生態(tài)穩(wěn)定制約因素與調控策略
腸道微生物菌群穩(wěn)定組成是發(fā)揮微生物-胃腸-腦軸雙向調控的基礎。不合理飲食、抗生素使用等外界因素會影響微生物組成，在破壞微生態(tài)穩(wěn)定的同時直接影響胃腸-中樞神經系統(tǒng)平衡的精確調控，尤以飲食因素影響最大。
飲食作為影響腸道菌群組成及功能的關鍵核心，參與微生物-胃腸-腦軸各項調節(jié)通路，調控大腦與神經系統(tǒng)功能發(fā)揮。Liu等（2015）研究表明，高脂飲食可以顯著改變腸道菌群多樣性并降低神經突觸可塑性，增加易損性，引起動物焦慮行為。
腸道致病菌感染也可以引起大腦和行為的改變。Lyte等（2006）和研究報道檸檬酸桿菌、空腸彎曲桿菌分別感染小鼠8h后，實驗中小鼠表現(xiàn)出類似焦慮行為。而臨床證據(jù)表明，益生菌可以降低病人焦慮癥狀，減少應激反應，改善情緒。
動物及臨床（Dantzer,2009）研究表明，增加腸道有益菌數(shù)量，改善腸道菌群結構，在保護胃腸粘膜屏障完整性的同時發(fā)揮免疫調節(jié)作用，能有效調節(jié)腸道菌群失衡引起的各類胃腸道疾病與精神疾病。
研究微生物-胃腸-腦軸的意義
微生物-胃腸-腦軸這一理論機制，不僅適用于人，也適用于動物（包括畜禽）。隨著此理論機制的有更深層次的研究，我們將可以利用這個機制，通過調節(jié)腸道微生物穩(wěn)態(tài)，直接或間接調節(jié)人或動物的腦和情緒，從而調控攝食、消化、循環(huán)、呼吸、排泄、生殖等一系列生理行為，影響人或動物的生長發(fā)育。
文：陳詠然
