腸道細菌入侵大腦？

腸道菌群與大腦功能相關聯的觀點已被科學界接納，但以往科學研究都認為其是以間接方式影響。最新研究告訴我們，腸道菌群本身就棲息在大腦裡，類型多達3種，這並不是病人才有的。

在每一個人的腸道中，都生活著數兆微生物，它們與人之間有著複雜而微妙的關係，甚至有科學家將其稱為人體的另一個器官，甚至另一個「你」。

有很多研究認為腸道菌群與人的情緒、行為甚至是大腦神經系統疾病相關聯，但這種關聯往往是間接的。但最近，在美國神經科學學會年會上，一張海報展示了腸道菌群入侵併棲息於健康人類大腦細胞的高解析度顯微鏡影像。

這引起了與會者的關注，因為這是此前從未在人腦中發現過的。腸道微生物如何能夠通過「嚴密」的血腦屏障？這是否意味著腸道菌群可以直接對大腦產生影響？這一研究的長官者神經解剖學家Rosalinda Roberts將繼續深入探尋背後的原因，而其它科學家認為如果這一發現成真，那將是革命性的成果。

腸道菌群影響大腦

腸道菌群，是生存在人腸道裡的大量微生物群落，它的數量比組成人本身的細胞數量還要多。近年來，很多研究逐漸揭示了腸道菌群是如何影響著人的整體健康，消化系統疾病、內分泌系統疾病、精神系統疾病、自身免疫性疾病等等都與它有聯繫。大多數研究都認為腸道菌群會釋放毒素或影響免疫系統，進而對大腦造成影響。

2011年，就有研究發現，腸道菌群可以影響人的思維，改變大腦中的化學反應，並影響人的情緒和行為。愛爾蘭神經科學家John Cryan曾在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上刊文稱，給予小鼠鼠李糖乳桿菌6周後，小鼠表現出了較少的壓力和焦慮跡象。在這些小鼠的大腦中，研究人員發現編碼神經遞質GABA（γ-氨基丁酸）受體部分的基因活性發生了變化。

美國加州大學洛杉磯分校的研究人員2018年在Cell上發表的文章表明，高脂肪低碳水化合物的生酮飲食可以大幅改變小鼠的腸道菌群，而這可以阻止小鼠的癲癇發作，其中艾克曼菌和放線棒菌發揮著關鍵作用。研究者認為，是腸道細菌間接地影響了大腦，這些細菌影響了大腦中海馬體的神經遞質水準，而海馬體被認為在擴散癲癇中起著重要作用。

美國阿拉巴馬大學神經解剖學家Rosalinda Roberts此次展示的大腦中的腸道菌群影像，可能意味著腸道菌群與大腦有著更親密的關係。沒有參與此項研究的美國加利福尼亞大學神經科學家Ronald McGregor在接受媒體採訪時表示，「這是本周的熱門話題，這就像是在大腦中有一個全新的分子工廠，這讓人非常興奮。」

腸道菌群棲息於大腦？

在神經解剖學家Rosalinda Roberts的實驗室中，研究人員通過檢查死亡數小時內的腦組織切片，尋找健康人與精神分裂症患者之間的差異。大約在5年前，神經科學家Courtney Walker對腦組織切片影像中未被識別的棒狀物產生了興趣。Roberts以前也發現過這些棒狀物，但是她並沒有在意，Walker則一直在堅持。

Roberts曾向大學中的其它研究人員詢問這些棒狀物是什麼。就在今年，一個細菌學家給了她一個意想不到的資訊：那些東西是細菌。現在，Roberts在他們所檢查的每一個大腦中的某些部位都發現了細菌。其中約有一半是健康人的大腦，而另外一半來自精神分裂症患者。

Roberts希望知道，在人死亡之後和大腦移除之前的這幾個小時內，腸道細菌是否有可能「滲透」到大腦中。她觀察了健康的小鼠大腦，這些大腦在小鼠被殺後立即進行保存，結果發現了更多細菌。之後，他們又檢查了無菌小鼠的大腦，無菌小鼠身體中完全沒有可檢測到的微生物，死後它們的大腦中也並未發現微生物。這似乎排除了死後感染細菌的可能性。

RNA的測序結果揭示，大部分細菌都屬於在腸道內比較常見的三類細菌，分別為厚壁菌、變形桿菌以及擬桿菌。這些細菌如何進入人類大腦？研究人員目前還不清楚。因為大腦是一個受保護的環境，圍繞其血管的細胞網路會阻擋血液內容物，細菌和病毒如果能夠穿過這種血腦屏障，則會有危及生命的風險。

目前，據研究人員猜測，它們有可能是從血管中穿過，從腸道向上進入神經，或者甚至有可能通過鼻子進入大腦。

有益還是有害？

在死後人體大腦中發現的細菌在腸道中含量豐富，並對人的健康產生影響。美國華盛頓大學系統生物學教授Jeffrey Gordon及其研究團隊曾經在Nature上發表研究稱，與瘦子的菌群組成相比，腸道中含量最豐富的兩類細菌厚壁菌門和擬桿菌門在胖子中含量更多。

但是這些同類細菌出現在大腦中，是對人有益還是有害？研究者還不能確定。他們沒有看到任何跡象表明它們對人造成了傷害，而且他們也未量化或者系統比較過精神分裂症和健康大腦中的這些細菌。

在對大腦切片顯微照片的初步調查中，Robertsde 研究小組觀察到腦中的細菌具有令人費解的偏好。它們傾向棲息在星形膠質細胞中，星形膠質細胞與神經元相互作用，它能夠引導神經元的移動，並能維持神經元周圍的離子平衡。圍繞在血腦屏障血管的星形膠質細胞末端及其周圍，也同樣是這些微生物的聚集地。Roberts目前還無法解釋這些偏好，但她考慮，這些細菌是否是被這些腦細胞中的脂肪和糖所吸引。

未知還有很多

現在，Roberts對她的研究發現依然比較謹慎，她稱他們從屍體中採集的組織樣本有被汙染的可能性，未來她的團隊仍然需要排除汙染。這些汙染可能來源於空氣或手術器械上的微生物，它們是否有可能在大腦切除過程中進入組織？她正在計劃尋找這樣的證據。另外，在小鼠研究中，她也需要排除那些可能在小鼠大腦中引入或者培養細菌的方案。

為什麼此前沒有人發現腦中的腸道細菌？為什麼沒有更多的研究人員發現這一情況？ Roberts認為，其中一個原因可能是很少有研究人員將屍檢大腦用於電子顯微鏡檢查。 而且很多神經科學家可能就像此前的Roberts一樣，無視或者未能識別他們樣本中的細菌。

大腦中是否真的有Roberts提出的「大腦微生物組」？美國馬裡蘭大學精神病學家Teodor Postolache在接受媒體採訪中稱，這依然需要更多的研究。Postolache曾經研究過弓形蟲侵入大腦，但卻並不引起顯著疾病的情況。對於Roberts的發現，他並不感到意外。他說，「在大腦中發現其它的東西並不令我感到意外，不過，如果真的有此發現，這將是革命性的。」如果這些常見的腸道細菌在大腦中是常規和溫和地存在，那麼它們可能在調控大腦免疫活動中發揮著關鍵的作用。「這還需要很長的路來進行證明，」他說，「但是，這是一條激動人心的路線。」