中科院最新文章：小小细菌影响我们的行为

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生物通报道：肠道内定植了数量众多、种类丰富的肠道菌群, 它们和宿主间形成了互利共生的关系, 对宿主的健康产生着重大影响. 近年来, 随着对肠道菌群调控作用研究的不断深入, 发现肠道菌群不仅调控肠道活动, 还影响宿主的脑功能和行为。来自中国科学院心理研究所等处的研究人员近期发表评述，介绍了肠道菌群对宿主行为的影响，深入了解肠道菌群对宿主行为的影响, 有助于更好地理解肠易激综合征和多发性硬化症等的发病机理, 并认识到调节和恢复正常肠道菌群的安全有效措施(补充益生菌)是治疗精神心理疾病的重要组成部分.

肠道菌群数量众多、种类丰富, 广泛参与多种生理活动, 对人类的健康至关重要. 在微生物学研究领域, 研究人员早已发现肠道菌群能够调节肠道运动和分泌, 分解食物中的大分子复合多糖, 参与营养物质的消化和吸收, 维持肠上皮屏障的完整性, 促进并维护免疫系统的正常发育和活动等.

肠道菌群通过肠-脑轴调控宿主行为, 而肠-脑轴是由免疫、神经内分泌和迷走神经途径构成的肠道和脑之间的交流系统. 动物研究(无菌动物、肠道病原菌感染以及抗生素和益生菌处理动物)和临床观测结果表明, 肠道菌群通过肠-脑轴对宿主的应激反应、 焦虑、 抑郁和认知功能产生重要影响. 平衡的肠道菌群可以促进宿主的身心健康, 而肠道菌群失调则可能引发肠-脑疾病(如肠易激综合征、炎性肠道疾病和肝性脑病)和中枢神经系统疾病(如多发性硬化症、阿尔兹海默症和自闭症等).

相关的动物研究则提供了肠道菌群调控宿主行为的直接证据. 目前调控肠道菌群的实验方法主要有无菌饲养、肠道病原菌感染、抗生素处理和服用益生菌. 研究发现, 与正常动物相比, 肠道菌群发生改变的动物(无菌动物、肠道病原菌感染以及被抗生素和益生菌处理过的动物在行为(焦虑、抑郁和认知行为等)和神经生化上发生了明显的改变.

例如, 无菌动物具有过度的应激反应、空间记忆能力下降, 以及相关脑区脑源性神经营养因子(BDNF)、5-HT 和谷氨酸受体(NR)的表达异常; 抗生素处理则增加了小鼠在明暗箱测试中的探索行为、 减少了穿梭的潜伏期以及提高了海马和杏仁核中 BDNF 的水平; 肠道柠檬酸杆菌感染会导致小鼠的焦虑行为和迷走神经节 c-FOS 蛋白表达的增加; 益生菌鼠李糖乳杆菌可以改善应激小鼠的焦虑和抑郁行为, 并恢复伽马氨基丁酸 (GABA)A 和 GABAB 受体在海马、下丘脑、杏仁核和前额叶的正常表达水平.

另一方面的证据来自于肠道菌群失调引发的疾病. 首先, 由于参与调控肠和脑的活动, 肠道菌群失调可能导致肠-脑疾病. 人类常见的肠-脑疾病包括肠易激综合征(IBS)、炎性肠道疾病(IBD)和肝性脑病(HE). 这类疾病不仅具有明显的肠道症状(如排便异常、消化不良、腹痛、腹胀和肠道炎症等), 同时还伴有焦虑、抑郁和认知功能减退等神经精神症状.

已有大量的研究发现, 肠-脑疾病患者的肠道菌群发生了显著改变, 且肠道菌群失调会导致动物出现类似于人类的肠-脑疾病. 此外, 肠道菌群失调还可能导致中枢神经系统(CNS)疾病. 相关研究发现,肠道菌群失调很可能是导致多发性硬化症、 精神分裂、慢性疲劳综合征、阿尔兹海默症和帕金森症等的重要原因. 因此, 对于肠道菌群失调导致的心理和精神异常, 调节和恢复正常肠道菌群的疗法可能更直接和安全有效. 服用益生菌被认为是促进心理健康的潜在有效措施, 因为它是肠道内的有益微生物, 有利于改善胃肠道环境和维护肠道菌群平衡, 常见的有乳酸菌和双歧杆菌. 动物和临床研究的结果表明, 益生菌能够降低焦虑和抑郁、提高认知能力, 改善自闭症、多发性硬化症、阿尔兹海默症和帕金森症等, 有益于人类的心理健康.

相对于其他领域的研究, 肠道菌群调控行为的研究尚处于起步阶段, 但已经逐渐成为多个领域的研究热点. 它的发展和壮大需要依赖神经科学、微生物学、心理学、胃肠病学、精神病学、免疫学和药理学等多个领域的合作. 肠道菌群调控行为的研究拓展了我们对肠道菌群调控功能的了解, 并提供了一个良好的机会去全面重新地认识情绪和行为的调控机制. 随着研究的进展，以肠道菌群为靶点的益生菌干预可能在今后成为改善情绪和治疗精神疾病的安全有效的疗法.

（生物通：万纹）

原文检索：

罗佳, 金锋. 肠道菌群影响宿主行为的研究进展. 科学通报, 2014, 59: 2169–2190
Luo J, Jin F. Recent advances in understanding the impact of intestinal microbiota on host behavior (in Chinese). Chin Sci Bull (Chin Ver), 2014, 59: 2169–2190, doi: 10.1360/N972014-00120