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肠里细菌“肚里蛔虫”:肠脑研究缘何越来越热

  最懂你大脑的,可能不是“肚子里的蛔虫”,而是肠子里的细菌——肠道菌群对神经系统、心理和行为方面的影响正成为一个新兴热点领域。

  在日前举办的美国神经科学学会年会上,一张海报上的大脑切片显微镜图像显示,细菌有可能入侵了健康人类大脑细胞,并在这里“安家落户”。

  主持该研究的阿拉巴马大学伯明翰分校神经解剖学家RosalindaRoberts承认,他们还需要进一步排除样本被污染的可能性。“要真正证明这一点,还有很长的路要走,”巴尔的摩马里兰大学精神病学家TeodorPostolache说,“但这是一条令人兴奋的研究道路。”

  神奇学科已经20多岁了

  “早在几年前,研究者就在一些神经退行性疾病患者的大脑中发现了细菌成分。而这项研究的特别之处在于,他们发现健康人的大脑中也可能存在肠道来源的菌群。而在我们的认知中,当大脑有微生物进入时,这个人理论上就不是健康人了。”中科院微生物所助理研究员、科普图书《晓肚知肠-肠菌的小心思》作者段云峰说。

  段云峰在中科院心理所读博士期间的研究领域是“肠脑”,一个乍听起来超乎日常经验的学科。但他告诉《中国科学报》记者,这个领域已经发展20多年了。

  早在上世纪九十年代,美国哥伦比亚大学解剖和细胞生物学系的MichaelD.Gershon就提出了“第二大脑”这一概念,认为人的肠道神经系统构成“肠脑”。后来,有研究人员提出肠-脑轴的概念,认为肠脑和大脑之间可以相互影响,构成了密切联系的信息传递通路。

  人们进一步发现肠道微生物也密切影响肠-脑轴的运转,现在常用“菌-肠-脑轴”来描述肠道微生物、肠道和大脑之间的双向通路。

  研究显示,一些神经系统疾病患者,存在很高比例的肠道异常状况,而且这些人的肠道菌群与健康人存在显著差异。由于这些疾病的致病原因未知,也几乎没有有效的治疗方法,所以,肠道菌群是一条有潜力和突破价值的研究方向。

  段云峰介绍,目前这个领域大多研究肠道菌群及其代谢产物是如何通过血液循环系统、神经系统或淋巴系统等,再透过血脑屏障影响人的心理和行为。也就是说,肠道菌群发挥作用的主要阵地仍然是肠道,而非大脑。“如果真能证明健康人大脑中存在有肠道来源的菌群,对肠脑研究显然意义重大。”他说。

  从“前卫”到“前沿”

  焦虑、抑郁、精神分裂症、自闭症、帕金森氏症、阿兹海默症……这些棘手的疾病,都被发现与肠道菌群异常有关。脆弱拟杆菌、乳酸杆菌、普氏杆菌、瘤胃球菌和白色念珠菌……都被证明是对肠脑具有重要意义的肠道菌群。

  短短几年前,“微生物影响大脑”这个观点还显得太过前卫。段云峰本人的研究成果就曾投稿多次被拒。加拿大麦克玛斯特大学精神病和运动神经学教授JaneFoster的一篇有关小鼠菌群和焦虑行为关系的文章,从2011年接收到正式发表,花了整整两年时间,期间备受审稿人质疑。

  而这篇论文发表后的第二年,美国神经科学学会就围绕“大脑-微生物组关系”的主题,召开了一次史无前例的研讨会。美国国立精神卫生研究所(NIHM)拨款100万美元用以资助这一研究项目,之后越来越多“微生物—肠道—大脑轴”相关的试点项目获得经费支持。欧盟也斥资900万欧元开展“我的新肠胃”5年计划,瞄准大脑发育和神经紊乱两大问题。

  今年2月,一家新锐公司Kallyope在两年时间里融资1.1亿美元的消息备受关注,他们将用这笔钱推进开发基于消化道和大脑之间双向通讯机制的新疗法。

  国内研究方兴未艾

  中国科学家在这一领域也做了大量开创性工作。中科院心理研究所行为生物学实验室是国内最早涉足肠脑领域的研究组之一。

  2003年,该实验室的金锋研究员等人就注意到动物的行为受肠道菌群影响。段云峰本人在金锋研究组攻读博士时,发现菌群会产生毒性物质,通过分泌特殊的神经活性物质等方式影响服刑人员的暴力攻击行为。

  此外,该实验室还发现通过补充一种乳酸杆菌,可以缓解抑郁症模型大鼠的焦虑抑郁症状。

  2016年,重庆医科大学谢鹏教授团队证实,肠道微生物紊乱是抑郁症发病的潜在新病因。

  “这个领域的发展刷新了原有的健康观念,让我们重新认识人体和那些附着在我们体表和体内的微生物。”段云峰说,“尽管目前在医疗行业中,微生物仍常被视作感染之源,而肠脑研究领域的新发现无疑将改变人们对肠脑和微生物的认知。”

  他进一步指出,对一些神经系统发育障碍类和神经退行性疾病,在未来的诊治过程中将不得不考虑微生物的影响,针对微生物的调整或将成为防治这类疾病的重要医疗手段。

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