腸道微生物群對大腦的影響機制詳解

長期以來，我們一直認為大腦是身體的唯一指揮者，它在發(fā)出指令的同時接收到最小的反饋，如疼痛等信號。然而，最近的研究顛覆了這一觀點。我們現在知道，大腦和腸道之間的交流要復雜得多，而且更令人驚訝的是，腸道對大腦有著深遠的影響。事實上，消化系統不僅會發(fā)出飽腹感的信號，而且在調節(jié)我們的情緒和行為方面也起著至關重要的作用。

 

腸道：你的“第二大腦”

科學家們已經開始了解消化系統和生活在其中的細菌對我們整體健康和幸福中所起的巨大作用。腸道對情緒和行為的影響是如此之大，以至于它通常被稱為 “第二大腦”。雖然腸道對我們精神狀態(tài)的影響已經非常明顯，但直到最近，這種溝通的確切機制仍然難以捉摸。

 

實驗： 揭示腸道與大腦的聯系

為了研究腸道如何影響大腦功能，研究人員埃萊尼-西奧皮（Eleni Siopi）和她的團隊利用三組小鼠進行了一項有趣的實驗[1]：

1.一組由社會化飼養(yǎng)、不受干擾的小鼠組成的對照組

2.一組長期受到輕度壓力的組

3.一組接受了來自受壓小鼠的糞便移植，從而繼承了受壓小鼠的腸道細菌的組

有趣的是，第三組小鼠本身并沒有受到壓力，但它們的腸道細菌來自壓力小鼠。

 

無法預測的慢性輕度壓力

壓力組的小鼠在八周內承受了 “無法預測的慢性輕度壓力”。這意味著每天有兩次隨機的輕微壓力事件，如暴露于捕食者的氣味、籠子搖晃或潮濕的墊料。雖然這些壓力事件模仿了野生小鼠的經歷，但它們的發(fā)生頻率更高，這通常會導致圈養(yǎng)小鼠出現類似抑郁的行為。

 

深入了解焦慮測試

為了測量壓力對行為的影響，研究人員使用了一系列行為測試。使用動物運動軌跡跟蹤系統(EthoVision XT)記錄實驗的相關參數，包括在每個不同區(qū)域花費的時間、進入各個區(qū)域的次數、在區(qū)域中的行為等數據。實驗進行的測試包括：

• 曠場測試： 焦慮的小鼠較少探索開放空間
• 高架十字迷宮：焦慮的小鼠更喜歡有高墻的封閉臂，而不是開放、暴露的臂
• 明暗箱測試： 易焦慮的小鼠在黑暗中花費更多時間
• 蔗糖偏好測試： 抑郁小鼠對甜水的興趣較低
• 新奇抑制喂食測試： 焦慮小鼠在光線明亮的環(huán)境中不愿進食
• 懸尾測試： 情緒低落的小鼠被尾巴懸吊時會更快停止掙扎
• 強迫游泳測試： 將情緒低落的小鼠放入水中時，它們會放棄逃跑

 

 

主要發(fā)現：腸道壓力，大腦壓力

在這些測試中，應激小鼠表現出典型的抑郁行為。然而，接受了受壓小鼠糞便移植的小鼠也表現出了類似抑郁癥的癥狀，盡管它們本身并沒有受到壓力。這表明，源自腸道的信號被發(fā)送到大腦，引發(fā)了這些行為。

 

那么這些信號是如何傳遞的？為了找到答案，研究人員移除了接受糞便移植的小鼠的Vagus神經。Vagus神經是大腦與包括消化系統在內的各種器官之間的重要溝通途徑。移除Vagus神經后，接受移植的小鼠不再表現出抑郁跡象，這表明Vagus神經是將信號從腸道傳遞到大腦的關鍵通道。

 

Vagus神經有什么作用？

Vagus神經擁有約 20 萬根纖維，將大腦與心臟、肺部和消化道等主要器官連接起來。它控制著許多身體機能，如心率、消化（通過管理蠕動），甚至是飽腹感信號——告訴你什么時候吃飽了。在這種情況下，神經充當了從腸道到大腦的壓力信號的管道。

 

圖片來自sayostudio.com（科學傳播）

 

大腦神經遞質紊亂

研究人員還檢查了糞便移植小鼠的大腦，發(fā)現血清素和多巴胺的關鍵神經傳遞途徑受到了損害。血清素在情緒調節(jié)、認知和學習中發(fā)揮著重要作用，而多巴胺則對動機和獎勵行為至關重要。這些系統的紊亂解釋了為什么小鼠會表現出類似抑郁癥的癥狀。

 

總結

總之，如果把一只 “抑郁 ”小鼠的腸道菌群移植到另一只小鼠身上，這只小鼠也會出現抑郁癥狀。這是通過Vagus神經從腸道向大腦傳遞信號來實現的。因此，這項研究揭示了腸道細菌可以直接影響大腦功能，以至于壓力和抑郁癥狀確實可以在個體之間傳遞。腸道和大腦確實有著非常密切的聯系，下次當你考慮精神健康問題時，請考慮到它可能就是從你的腸道開始的。

 

參考文獻

[1] Siopi, E., Galerne, M., Rivagorda, M. et al. Gut microbiota changes require vagus nerve integrity to promote depressive-like behaviors in mice. Mol Psychiatry 28, 3002–3012 (2023). 

 

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