精神益生菌,会掀起治疗新革命吗?
Scott Anderson 2020-09-16
精神益生菌成为各种情绪障碍患者的替代疗法只是时间问题吗?

编者按:

近年来,肠道菌群的研究揭示了肠-脑轴的存在,表明了肠道菌群或会影响人们的情绪,这意味着,优化肠道菌群可能有助于改善人们的情绪以及多种精神疾病。

因此,精神益生菌应运而生,这是一类新型的益生菌,旨在通过调节肠道菌群来治愈精神疾病。但是这种精神益生菌的应用依然任重道远。

今天,我们特别编译了发表在 New Scientist 杂志上关于精神益生菌的文章。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发与帮助。

细菌控制着你的情绪?

还记得你上次胃疼的时候吗?是不是只想爬上床、盖上被子,好好地躺一会?这种行为被称为“病态行为(sickness behaviour)”,是一种短期抑郁的表现。

感染你的细菌不仅让你感到恶心,它们还控制着你的情绪。这听起来很荒谬:它们仅仅侵染了你的肠道,但你的感觉却是在你的大脑中产生。事实上,这只是微生物能够控制我们情绪的一个线索。

近年来,肠道中的这些微生物,被发现与一系列影响情绪的状态有关,尤其是抑郁和焦虑。

好消息是:细菌不只会让你感到情绪低落,有的微生物也可以改善你的情绪。这意味着一个有趣的情形:有一天我们可能可以通过操纵生活在我们肠道内的微生物,从而调控我们的情绪和感受。

利用微生物调控情绪,现在来说还为时尚早,但它的前景却令人震惊。世界卫生组织将抑郁和焦虑列为了致残的头号原因,全世界至少有3亿人受到影响。

上述新发现挑战了大脑化学失衡导致精神疾病的整个范式,并提供了一种替代药物治疗的方法。你可能听说过益生菌,但这是它们的新化身——精神益生菌,它们甚至可能会改变地球的情绪!

脑-肠轴的发现

自从荷兰生物学家、显微镜先驱 Antonie van Leeuwenhoek 在 350 年前发现细菌以来,人们几乎一直将细菌与疾病联系在一起。

直到最近,我们才开始明白微生物也会有助于我们的健康。例如,它们能产生维生素,并且可以帮助我们从无法消化的食物中获得额外的能量。最重要的是,我们体内的优势微生物,可以通过直接对抗病原体或与之竞争,保护我们免受疾病的困扰。

直到 21 世纪我们才知道,微生物可能也会影响我们的感受。最初的发现是源于无菌小鼠的研究。

2004 年,日本九州大学的 Nobuyuki Sudo 发现,缺少微生物的小鼠有着异常的应激反应。

这些所谓的无菌小鼠,是通过无菌剖腹产分娩的,并在无菌环境中长大。自然界中不存在这样的动物,因为在自然界中,微生物是不可避免的:它们定殖于皮肤上,还特别喜欢肠粘膜。它们在结肠中聚集,因为结肠有合适的条件,来支持高密度的细菌、真菌和病毒生存。

没有优势微生物的保护,无菌小鼠对病原体尤为易感。一只正常的小鼠是不会对食物过敏的,它们可以毫不费力地吃下数以百万计的病原体,但一只无菌小鼠只要吃下一些有害菌就会死亡。

Sudo 和他的团队预计他们的小鼠会出现生理上的疾病,但他们并没有为观察到的行为差异做好准备。

和它们满身细菌的堂兄弟相比,这些无菌小鼠在无生命的物体上花费更多的时间,并且对应激有夸大的反应。它们的大脑也不太发达。很难知道一只小鼠在想什么,但是它们表现得好像很沮丧。

值得注意的是,当 Sudo 给它们喂食无致病性微生物混合物时,它们在几天内就产生了正常的应激反应。

微生物和情绪之间这种令人惊讶的联系被称为肠-脑轴。Sudo 的发现吸引了来自各个领域的研究人员,进而展开了一系列的研究。

其中一些研究发现了无菌小鼠与正常小鼠在脑化学上的差异,包括血清素(一种与抑郁有关的神经递质)的显著减少。

另一些研究表明,人类抑郁症小鼠模型,被饲喂某些类型的细菌后,似乎可以从中获益。

爱尔兰科克大学的 John Cryan 和 Ted Dinan 进行了一项研究,发现鼠李糖乳杆菌(一些酸奶中的活菌)对小鼠有强大的抗焦虑作用。“它们变得更加冷静和放松。它们表现得好像在服用安定或百忧解。我们观察了它们的大脑,发现了广泛的变化。”Cryan 说。

在人类上做无菌研究是不可能的。然而,Cryan 和 Dinan 也发现,给正常小鼠移植抑郁症患者的粪菌,会导致小鼠出现类似于抑郁的症状。这让他们相信小鼠身上的发现可以与人类有所联系。

两人还意识到,如果肠道菌群会影响我们的情绪,这将对我们如何理解和治疗各种心理健康问题产生巨大影响。

2013 年,他们与同事 Catherine Stanton 一起提出了精神益生菌的想法——一种可以改善人们情绪的新型益生菌。最重要的是,这项新的研究提出了,我们可以利用饮食来积极影响情绪的方法。

这是一个大胆的想法,尤其是因为,在那个时候,没有人知道肠-脑轴是如何工作的。“问题是,肠道中的细菌是如何与大脑沟通的呢?”Cryan 说。

21 世纪初,一个惊人的发现似乎揭露了这一线索,即微生物可以产生人脑中发现的几乎所有的神经递质,包括 5-羟色胺和多巴胺,它们与大脑的动机和奖赏机制有关。

但有一个问题:大脑的设计里包含一个“血脑屏障”,用来阻止细胞、粒子和某些分子(包括神经递质)进入大脑,使自己免受外界影响。肠道微生物产生的这些化学物质要如何穿过血脑屏障来影响大脑呢?

与大脑的通话

2017 年,科学家们在肠道内壁发现了一种特殊的细胞,使得肠-脑轴取得了突破性进展。这些肠嗜铬细胞可以检测到微生物产生的神经递质,从而在连接肠道和大脑的迷走神经中触发脉冲。

更重要的是,在小鼠身上的实验显示,切断这条神经可以终止许多精神益生菌的活动。例如,Dinan 和 Cryan 发现,当小鼠迷走神经被切断后,鼠李糖乳杆菌不能减轻它们的应激反应。更多的证据也表明,肠道微生物及其产生的分子可以直接调节血脑屏障的完整性。

肠道微生物和大脑之间的这种明显的交流,甚至还可能影响大脑器官的发育。

大脑中有许多特殊功能的结构。与压力和情绪有关的包括杏仁核、前额叶皮质、海马体和下丘脑。它们是由像意大利面一样的轴突连接起来的,轴突以一种对我们每个人来说都是独一无二的复杂布线模式,在整个大脑中杂乱无章地穿行。这些复杂的神经线路从婴儿在子宫内的时期就开始形成,并直到生命的第三年才完全形成。

令人惊讶的是,肠道微生物可以影响这一过程。无菌小鼠的杏仁核、海马体和前额叶皮质都发育异常。

肠道微生物是如何做到这一点的,是如何进一步影响到大脑的,目前还不太清楚,但我们确实知道,这些结构并不是静止的。

例如,抑郁会导致你的杏仁核变得更加活跃和肿胀,杏仁核对于在有生命危险的情况下,做出战斗或逃跑反应是至关重要的。这种情况也会导致海马体萎缩,可能影响你的记忆力。这些生理变化解释了为什么抑郁的时候,你不能简单地“认为自己是快乐的”。

微生物参与的确切程度尚不清楚,但科研人员已经发现,肠道菌群与健康人处理情绪的方式之间存在联系。

2017 年,加州大学洛杉矶分校的 Kirsten Tillisch 和 Emeran Mayer 对 40 名女性的肠道微生物进行了检测,结果发现志愿者可分为两组:一组是富含普氏菌属细菌的女性,另一组是富含类杆菌属细菌的女性。

研究人员随后给这些女性观看令人不安的画面,并使用功能性核磁共振扫描,来观察她们大脑中特殊部位的活动。两组的大脑活动有所差异,这一差异足以鉴别一个人属于哪一组,准确率为 87%。尤其是普氏菌组,这个组的人数较少,她们海马区的活动较少。抑郁症患者也同样有这种情况。

Tillisch 和 Mayer 也发现了他们可以通过使用益生菌,来改变人们大脑处理情绪的方式。他们让 36 名健康女性服用含有 4 种细菌的益生菌酸奶,每天 2 次,为期 4 周。脑部扫描显示,这影响了女性大脑情绪中心的活动和身体连接,产生了与更健康的情绪处理相关的变化。

摄入微生物甚至可以帮助那些有抑郁和焦虑风险的人们。有几项研究集中在孕妇身上,因为大约 15%的妇女在怀孕期间和怀孕后,会受到严重的抑郁症的影响,这会影响她们与婴儿形成纽带的能力。

在 2017 年的一项研究中,超过 200 名女性从怀孕早期到产后 6 个月,服用了鼠李糖乳杆菌。这项研究发现,与对照组相比,这些妇女在抑郁和焦虑测试上的成绩更好。这项研究特别受欢迎,因为许多妇女不愿意在怀孕期间或哺乳期间服用抗抑郁药。

同样的,健康大学生服用现成的益生菌一个月后,几个焦虑的指标都有所改善,包括恐慌、担忧和消极情绪。压力水平最高、服用益生菌最多的学生表现出最大的改善。

Tillisch 说:“我相信这些数据支持了,微生物具有调节我们感受的作用。”然而,她警告说,人类研究只显示了其中的相关性,而不是因果关系,因此可能是:情绪影响了微生物,而不是微生物影响了情绪。

精神益生菌面临的阻碍

这一切都是非常令人兴奋的,但在精神益生菌成为主流疗法之前还有另一个障碍。目前,我们只有一个模糊的概念:哪些细菌可能对情绪有良好的影响。事实上,我们甚至还不知道肠道中到底有哪些微生物,因为许多微生物无法培养。

成千上万的肠道微生物,通过分析样本中一个叫做 16S rRNA 的小序列遗传物质被识别出来。但这只能可靠地将细菌区分到属的水平。

然而,一项新技术正在使微生物研究发生革命性变化,称为全基因组鸟枪法测序,它可以通过观察从任何环境里采集的样本中的每一个基因来识别菌种,甚至亚种。

利用这种技术,比利时天主教鲁汶大学的 Jeroen Raes 和同事能够绘制出一幅一千多人的更高分辨率的肠道微生物图谱。去年四月,他们报道称,被诊断为抑郁症的人,肠道微生物中的两个属的细菌数量减少了,分别是粪球菌属和小类杆菌属。因此,这些都是潜在的人类精神益生菌。

受试者还完成了关于生活质量的问卷调查。结果表明,生活质量好的人往往有更多产生丁酸的微生物,丁酸是一种短链脂肪酸,可以滋养和治愈肠道。他们的肠道微生物也会产生更多的神经递质多巴胺的前体。

其中一个科研团队,由 Mireia Valles-Colomer 领导,后续发现了一种被称为 Butyricicoccus pullicaecorum 25-3T 的细菌,这是另一种潜在的精神益生菌。

这项大规模的人体研究之所以成为可能,是因为比利时保存了大量可供科研分析的电子医疗记录。几个北欧国家也有类似的数据库,通过全基因组鸟枪法测序分析,它们很可能揭示出更多可能的精神益生菌。

然而,我们可以做的不仅仅是简单地找到“好的细菌”。Dinan 和 Cryan 怀疑,正如致病细菌共享某些基因一样,也可能存在与心理健康有关的基因。他们说,如果是这样的话,那么理想的精神益生菌可能可以通过基因改造,使其含有来自几种不同细菌的基因。

这是为了将来。而现在我们可以做一些事情,来改善我们已经拥有的精神益生菌。

这是一个如此热门的话题,能肯定的是,精神益生菌成为各种情绪障碍患者的替代疗法只是时间问题。我们可以不靶向大脑,而是直接从肠道中寻找答案。

Cryan 说:“这种看待大脑健康的新方法,真可谓是把事情颠倒过来了。”


原文网址:https://www.newscientist.com/article/mg24332460-500-how-what-you-eat-directly-influences-your-mental-healt

作者|Scott Anderson

编译|赵婧

审校|617

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