從腸道微生物到人體司令部

劉愷

腸道微生物對大腦產生的影響

共生菌群作為腸道的得力幫手，可以分解不易消化的多糖等化合物產生能量。當有益菌群附著在腸黏膜表面，就形成了堅固的微生物“盔甲”，通過競爭、免疫等機制抵御病原菌入侵。腸道微生物甚至會參與調節人體晝夜節律，還影響著大腦——我們人體的最高“司令部”。兩者之間看似風馬不接，實則休戚與共，想要理清這其中千絲萬縷的聯系就得說到腸腦軸，這條腸道與大腦之間的高速公路。

概括來講，腸腦軸是指涉及多個生物系統的調節通路，在腸道菌群與大腦之間構建起一種獨特的通訊方式：大腦可通過中樞神經系統調節腸道微生物的組成和行為，腸道微生物也可通過神經、內分泌、免疫、循環等多種系統參與對大腦信號的調節，維持人體的健康，甚至影響大腦的活動。

迷走神經：傳遞信息的電話線

人體當中傳輸信號最快的無疑就是神經系統了，大腦和腸道之間自然也建起了這樣的溝通方式。這主要是由迷走神經介導的。迷走神經是腦神經中延伸最長、分布最廣的一對神經，這些神經從腦干出發，彌漫的末梢延伸到腸道神經系統。腸道神經與迷走神經相交匯，形成突觸連接，如此一來，大腦和腸道之間的“電話線”就連上了。接著，這條“電話線”將檢測到的腸道信號集中運輸到大腦，又將反饋信息從大腦傳播到身體各處。

“電話線”中傳遞著電信號，在神經中幫助電信號傳遞的就是神經遞質了，那么神經遞質是如何產生的呢？

微生物自身可以產生神經遞質，通過神經細胞的傳導刺激中樞神經系統;此外，也可以請求場外支援，微生物通過產生活性物質刺激內分泌系統，進而誘導腸道細胞產生神經遞質。舉個例子，我們熟知的“快樂信使”——5-羥色胺，它的產生依賴于腸嗜鉻細胞。微生物可以通過影響腸嗜鉻細胞的數量或功能，進而干預 5-羥色胺釋放，并最終調節大腦的認知、學習和記憶。

小膠質細胞：免疫協作的雙刃劍

腸道和大腦之間也會通過免疫系統形成聯系。大腦當中有一類關鍵的免疫效應細胞叫小膠質細胞，這種細胞在不同發育時期或生理狀態下具有不同的形態功能，與帕金森病、阿爾茨海默病等疾病息息相關。可是你能想象到么？小膠質細胞的健康發育和激活離不開腸道微生物的幫助。

小膠質細胞與帕金森病、阿爾茨海默病等神經退行性疾病息息相關

腸道微生物調節免疫細胞

由小膠質細胞介導的免疫程序依賴于微生物產生的信號，這其中短鏈脂肪酸（SCFA）功不可沒。腸道微生物會把人體難以消化的膳食纖維和抗性淀粉發酵變成短鏈脂肪酸，這種物質能夠調節小膠質細胞的發育成熟過程，還會誘導細胞形態變化。

這樣的協作關系看似其樂融融，但也得把握限度。因為如果被短鏈脂肪酸過度激活，小膠質細胞就會發起瘋來，不分敵我地吞噬清除神經突觸，反而造成認知能力下降。

血腦屏障：守衛重地的頭號關隘

我們的身體深諳大腦的元首地位，不僅在外配備了堅硬的頭骨防護，在內還設置了相當縝密的關卡——血腦屏障。此稱呼非常霸氣，實力更是不容小覷。血腦屏障就是腦部血管外的一層堅固的，由血管壁細胞與神經膠質細胞形成的“鞘”，能夠阻止有害物質從血液進入大腦，保證中樞神經系統內環境的高度穩定。除了氧氣、血糖等熟悉的“老朋友”，“可疑分子”一概被拒之門外。

不過，許多來自腸道微生物的代謝產物卻擁有“通關令”，比如丁酸鹽就可以跨越血腦屏障進入中樞神經系統，并保護神經元免受損傷，具有一定抗抑郁的作用。

不僅如此，血腦屏障本身的發育形成與通透性也有腸道微生物的功勞。其構成的關鍵——縫隙連接蛋白，會受腸道微生物激活而表達。秤砣雖小壓千斤，這戒備森嚴的關隘也得由微生物來守護。

微生物、腸道和大腦在歷史上曾是各自獨立的課題，隨著研究不斷深入產生，彼此的聯系愈加緊密，促進了生物醫學變革性的進步。

（責任編輯 / 黃盈盈? 美術編輯 / 周游）