上海
长久以来,科学家怀疑肠道微生物能影响大脑,但相关证据大多来自动物与临床前研究。如今一项针对活人的新研究,首次为这条"肠—脑轴"提供了直接的人体证据。
这项研究由英国萨里大学与罗汉普顿大学合作完成,发表于《分子精神病学》。研究者发现,肠道微生物合成与分解神经活性物质的代谢通路,与大脑特定区域中两种关键化学物质的水平相关。
这两种物质,正是大脑中最重要的化学信使——GABA(γ-氨基丁酸)与谷氨酸。
GABA主要抑制神经活动,谷氨酸则负责兴奋;二者的平衡被称为"兴奋/抑制平衡"。这种平衡对神经可塑性、认知与心理健康都至关重要。
三个脑区,不同的信号
研究团队招募了61名年龄在17至25岁之间的健康年轻女性。
他们用一种名为质子磁共振波谱的无创技术,测量三个脑区的GABA与谷氨酸。同时对粪便样本作鸟枪法宏基因组测序,解析肠道微生物执行相关代谢的遗传能力。
结果显示,肠道菌群与大脑化学的关系,并非在整个大脑中均匀分布。不同的微生物通路,对应着不同脑区中的GABA、谷氨酸与兴奋/抑制平衡。
出人意料的是,作为对照纳入的枕下回——一个负责视觉处理的区域——反而显示出最广泛的关联。相关通路涉及谷氨酸降解、GABA代谢与短链脂肪酸等多种物质。
与注意力和情绪调节相关的前扣带皮层,呈现出独特的谷氨酸与丙酸通路模式。而参与认知控制的背外侧前额叶皮层,则只与一条产生GABA的微生物通路选择性相关。
资深作者、萨里大学心理学院的凯瑟琳·科恩·卡多什教授说,能在同一批活人身上同时观察菌群与脑化学,正是最令人兴奋之处。她强调,不同脑区呈现不同关系,意味着肠脑轴并非一条对全脑均匀起作用的单一通道。
从焦虑到睡眠
研究团队还探究了这些微生物通路是否与心理健康相关。
他们发现,特定的肠道微生物通路,与受试者自我报告的焦虑、抑郁症状及睡眠质量存在关联。其中,一条与GABA相关的通路,和特质性焦虑及社交焦虑挂钩。
涉及色氨酸代谢的通路,与抑郁症状和社交焦虑相关。另一条生成短链脂肪酸丙酸的通路,则与较差的睡眠质量相关。
领衔作者、罗汉普顿大学的妮古拉·约翰斯通博士说,这项研究的独特之处,是把肠道微生物基因、脑神经化学与心理测量在同一批人身上串联起来。
但她谨慎地指出,研究并不能证明某种细菌会直接导致焦虑,或改变某种脑化学物质。这些结果提供的,是更具体的线索。
关联,而非因果
研究者反复强调,他们发现的是关联,而非因果关系。
这是一项横断面研究,无法判定是菌群影响了大脑,还是大脑与行为反过来作用于肠道。此外,研究衡量的是微生物代谢的遗传潜力,而非直接测量其产生的代谢物。
科恩·卡多什教授也不认为,机制会简单到"肠道细菌产生神经递质、再直接进入大脑"。
在她看来,肠道微生物更可能经由迷走神经、免疫信号、肠道屏障及其他代谢物等多条路径,间接影响大脑。这些发现的价值,在于缩小了下一步需实验验证的通路范围。
这项研究,落在一个正迅速升温的领域。近年来,肠—脑轴已被反复与抑郁、帕金森病、阿尔茨海默病乃至认知衰退联系起来,益生菌等干预手段也频频进入视野。
但真正扎实的人体机制证据,始终相对稀缺。
真正的问题仍悬而未决:改变这些通路,能否切实改变大脑的化学状态?答案有待更大规模的纵向与干预研究,但至少科学家如今已握有一批明确的生物学靶点。
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