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人如其食:我們的菌群如何影響大腦、行為和情緒……

「人如其食」(You Are What You Eat)指的是飲食可以反映一個人性格與生活環境,若追根溯源,腸道菌群可能才是其主要原因。

人體內含有超過1000種微生物,其數量也遠超過人體自身細胞數量,這些微生物編碼的基因數量超過人體基因組的100倍,這意味著我們身體內的大多數遺傳物質實際上不是我們自己的,而是微生物的。這些微生物包括病毒、真菌和細菌,它們利用人體作為棲息地形成平衡的生態系統;這種生態系統存在於口腔、皮膚和腸道中。人類微生物群落包括有害和有益的微生物並形成動態的平衡;這種平衡不斷發生變化,可能影響到人類的健康。大多數情況下,身體中所發現的細菌對我們的健康和幸福至關重要,並在我們的生存中扮演重要角色。這些細菌不僅是生存所依賴的,而且幫助我們消化、合成維生素、抗感染以及許多其它功能。

神經內分泌代謝應激反應(The neuroendometabolic stress response)

神經內分泌代謝應激反應系統是身體處理壓力的系統,是由多種器官和系統組成,它們協同工作,以確保身體在面臨壓力的情況下得到妥善照顧。神經情緒和炎症反應是神經內分泌代謝應激反應中的兩個迴路,可顯著改變情緒、免疫功能和認知。這些迴路包括三個錯綜複雜的相互連接的組成部分——腸道、大腦和微生物——形成所謂的腸腦軸。一個部分出現問題會影響其它部分。神經情緒迴路是由自主神經系統、中樞神經系統和腸道組成的;炎症反應迴路由腸道、菌群和免疫系統組成。正如我們所看到的,腸道及其微生物對兩個迴路都很重要並將兩者聯繫起來。大腦和腸道看起來非常不同,而且相隔甚遠,它們是如何一起工作的呢?

腸腦軸

腸道菌群影響各種大腦功能,影響我們的思想、情緒和記憶。身體四分之三的神經遞質實際上是在腸道中產生的。這也是大腦和胃腸道之間的信號對於建立和維持體內平衡、免疫健康和激素水準至關重要的原因。這一連接受到中樞神經系統和腸道神經系統的調節;當任何一個系統出現故障時,它就會影響我們對壓力做出反應的能力並影響我們的整體行為。在炎症性腸病和腸易激綜合征患者中可以看到,焦慮與胃腸道疾病之間存在強烈的相關性,表明大腦和胃腸道之間的連接軸的重要性。

越來越多的證據也表明,腸道微生物也可以影響腸道和大腦之間的交流,因此「腸腦軸」被進一步延伸為「微生物-腸-腦軸」。

腸道菌群失調與壓力可能導致胃腸道黏膜損傷並增加血腦屏障的通透性。因此,失衡的腸道菌群除了影響從腸道到大腦的神經信號外,還可能導致全身炎症。

腸道菌群如何影響人類大腦

大量證據表明宿主和微生物之間存在複雜的相互作用。腸道微生物可以通過三種特別重要的方式與大腦相互作用:1)直接通過迷走神經以及環繞腸道並將信號傳遞給大腦的神經網路;2)通過存在於腸道並向大腦移動的免疫細胞;3)通過腸道微生物產生的代謝物,首先進入血液,然後進入大腦,最終影響行為。當腸道細菌的某些代謝物被注射到功能健康的小鼠中時,可導致焦慮和自閉症相關的異常行為。這進一步支持了微生物代謝分子連接神經內分泌代謝應激反應系統中的大腦、腸道和神經情緒迴路的可能性。

菌群失調

目前對於健康的腸道菌群組成還沒有一個完美的標準。由於環境和遺傳因素,人們的「正常」腸道菌群會存在很大差異。通常,健康和多樣化的腸道微生物有助於促進腸道健康並維持代謝、結構和信號功能。然而,許多因素都會引起腸道菌群失去平衡,改變腸道菌群的正常多樣性和穩定性;這表現為腸道不穩定,無法正常發揮功能,並最終導致或促進神經、代謝或自身免疫功能紊亂。導致菌群失調的原因包括不健康飲食、藥物濫用、環境毒素、酒精攝入、過度壓力以及酵母和細菌過度生長等等。

對於那些腎上腺疲勞的人,高壓力水準往往會導致腸道菌群失調。另外,由於身體處於低能狀態,為了保存能量,腸道和其它身體功能通常會變慢。隨著腸道蠕動變慢,食物留在胃裡的時間會更長,導致轉運時間長,炎症增加,因為過敏原有更多時間穿過腸道進入體內。如果食物長時間停留在胃腸道中,它甚至會開始在胃中腐爛,釋放出有毒的化合物進入胃。這可能是導致腸道菌群失調的另一個原因。

腸漏與炎症

當腸道屏障功能破壞時,便不能防止那些具有潛在破壞性的分子進入血液,這就是所謂的「腸漏」。這時,革蘭氏陰性細菌細胞壁上的脂多糖可以進入血流,引起炎症反應。炎症可以以多種方式影響大腦,並被認為是導致抑鬱症的主要因素。事實上,用於抑鬱症治療的一類主要藥物——選擇性5-羥色胺再攝取抑製劑(SSRIs)可以降低大腦中的炎症;這種抗炎作用可能是藥物有效的一個重要原因。因此,很容易看出,我們的腸道是如何通過提高或降低炎症對神經情緒迴路和我們的情緒產生重大影響的。

腸道通透性增加也會導致食物過敏、吸收不良和更大的毒性。腸漏也會導致腦漏,因為毒素積累會導致情緒變化、抑鬱、疲勞、記憶力差、困惑和焦慮。

不幸的是,這些聯繫的具體細節很難研究,因為每個人的腸道菌群都是獨一無二的,所謂的「健康」和「不健康」都是相對於個體自身特定的正常狀態的。

腸道菌群和神經系統疾病

腸道中的功能紊亂,比如腸道菌群組成的變化,與多發性硬化症、帕金森病和自閉症等神經系統疾病有關。帕金森病患者的首發癥狀通常是便秘;然後通常是味覺和嗅覺喪失。這些胃腸道紊亂早在運動神經元功能障礙癥狀(比如震顫或步態障礙)出現之前就已經存在。

導致神經系統疾病的許多環境風險因素都可促進免疫炎症反應。特別是,大腦內蛋白質的錯誤摺疊和聚集是一些神經退行性疾病的可能病因。這可能是由於腸道炎症引起大腦炎症反應,從而導致蛋白質錯誤摺疊和神經細胞變性。

腸道菌群失調和炎症也與自身免疫性疾病有關。西方國家多發性硬化症的發病率較高,而且也具有相似的飲食習慣。這些飲食被認為會導致炎症和破壞腸道菌群的最佳功能。帕金森病和多發性硬化症患者由於腸道通透性更高,因此對抗各種抗原和脂多糖的抗體數量都有所增加。

阿爾茨海默病和一般認知能力下降的特徵是腦部的顯著變化、免疫功能紊亂和氧化應激增加。在動物模型實驗中,這些因素都可以受到飲食和腸道菌群的影響。其中一個重要的聯繫涉及神經營養因子,這是一種負責保護和支持健康神經元的蛋白質。這種神經營養因子的產生依賴於腸道細菌,並且在阿爾茨海默病患者中顯著下降。隨著年齡的增長,腸道菌群組成發生變化,這可能與神經退行性病變有關。

腸道菌群與精神疾病

近年來,腸道與心理健康之間的聯繫越來越受到關注。各種各樣的心理疾病,特別是抑鬱症,實際上可能是炎症性疾病,腸道是其中一種至關重要的調節因素。一些動物研究表明,將焦慮或抑鬱小鼠的腸道微生物移植到無菌小鼠體內,可以誘導先前健康的無菌小鼠出現類似的焦慮或抑鬱樣行為。

焦慮和抑鬱也是腎上腺疲勞的常見癥狀。因此,患有腎上腺疲勞綜合征的患者保持健康的腸道菌群是至關重要的。這將有助於恢復神經情緒迴路的平衡,使身體平靜下來並加速恢復。

圖片均來自網路

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