肠道微生物能影响脑发育吗

一些精神状态，如抑郁、焦虑等，与胃肠道疾病之间似乎存在某些关联，而肠道微生物对精神状态似乎也有影响，越来越多的科学家开始关注肠脑之间的微妙关系——

　　美国北卡罗莱纳大学教堂山分校医学院的丽贝卡·耐克迈耶是一位神经科学家，她及同事正在进行一项最新的脑发育研究，已经快一年了。她们对30名新生儿进行一系列行为与性格测试，比如让孩子的母亲离开房间，然后再和某个陌生人一起出现，或者戴上万圣节面具变成奇怪的样子。如果一切顺利的话，随后她们会哄孩子们平静地入睡，用一个磁共振成像仪扫描他们的大脑。耐克迈耶看着这些孩子慢慢长到快一岁，已经会爬了，他们对这个世界充满了好奇。

　　这一研究是一个小项目中的一部分，却受到越来越多的神经科学家的关注。耐克迈耶兴奋地看着从孩子们粪便中取得的微生物——寄居在他们肠道内的细菌、病毒及其他微生物群组，她想知道婴儿的肠道微生物是否能影响他们的脑部发育。

　　关键衔接项目

　　耐克迈耶的研究是个起关键衔接作用的项目。以往研究大多是利用动物实验，将它们饲养在干净的、没有微生物的环境中。已有越来越多的数据显示，肠道微生物会影响宿主行为，改变它们的脑部生理活动和神经生化反应。在对人类的研究上，数据极为有限。但研究人员已经发现，胃肠道疾病和精神状况，如焦虑、压抑、自闭、精神分裂、神经退行性紊乱等之间存在着关联性。

　　美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的微生物学家罗伯·耐特说“，在微生物组研究中，因果联系还有很多问题。在所看到的微生物差异和疾病的关系中，要说出哪个是因、哪个是果是很困难的。”

　　虽然肠道菌和脑部的互动机制已有了线索，但这些过程在人体发育和健康中究竟有多重要，还没人说得清。但这并不能阻止食品行业的某些公司，他们相信益生菌能帮助解决一些消化问题，改善情绪。而制药公司则渴望找到能治疗神经紊乱的先锋药物，并已经开始投资研究有关的肠道微生物和它们产生的分子。

　　科学家和投资者都想把问题弄清楚。在过去的两年中，美国国家精神卫生研究所（NIMH）资助了7项试验型研究，每项都达到100万美元，以检验科学家提出的“微生物组—肠—脑轴心”，耐克迈耶的研究就是其中之一。今年，美国海军研究办公室同意拨出1450万美元，在今后的6至7年里研究肠道在认知功能和压力反应中的作用。欧盟也为一项名为MyNeGut的五年计划投入了900万欧元，该计划的一个主要目标就是研究脑部发育和紊乱。

　　目前最新的研究希望能超越过去的成果，但初步结果暗示答案可能很复杂，研究人员正在揭开一个巨大而多样的系统，在这个系统中，肠道微生物通过激素、免疫分子和它们产生的特定新陈代谢物影响着大脑。

　耐克迈耶说“可能还有更多令人吃惊的情况，远超现有数据所揭示的内容。人们所用的方法有没有一个黄金标准？这里有很多开放式的问题，是非常有探索性的。”

　　肠道与脑关联

　　人们一般认为，微生物和脑之间几乎不存在什么相互作用，除非是病菌侵入了血脑屏障。血脑屏障是脑部抵抗感染和发炎的细胞屏障，一旦病菌穿过血脑屏障，会造成很大影响，比如，狂犬病毒会引起攻击性、情绪激动和恐水。但几十年来，对体内的大部分天然微生物组，人们在很大程度上还处于未知状态，更别提它们会对神经活动所产生的影响了。

　　情况在慢慢变化。

　　要揭示肠—脑之间可能的关联，社群研究方面的突破是关键。2000年时，一场洪水污染了加拿大沃克顿镇的饮用水源，将大肠杆菌、空肠弯曲杆菌等病菌带入水中，使大约2300人遭受严重的胃肠道感染，其中许多人发展成了慢性过敏性肠道综合征（IBS）。

　　为此，加拿大麦克马斯特大学的肠胃病专家斯蒂芬·柯林斯带领一个研究团队，对沃克顿镇居民开始了历时8年的研究。他们发现，一些非正常精神状态，如抑郁、焦虑等，好像是IBS迟迟无法好转的风险因素。而麦克马斯特大学另一位肠胃病专家普莱米索·伯奇科认为，这是由相互作用引起的微妙问题精神性症状可能是慢性炎症引发的吗？或者说是由感染引起的微生物组失衡引发的？

　　麦克马斯特大学研究团队开始用小鼠进行实验，希望从动物身上找到答案。在2011年的实验中，他们在不同种类的小鼠之间互相移植了肠道微生物组，结果发现一种小鼠的行为特征与其微生物组是相伴相随的。较内向的小鼠携带了更富冒险精神的小鼠的微生物组后，会表现出更多的探索性行为。“这真令人惊讶！”伯奇科说，“微生物组真能驱动宿主的行为类型，表现出明显不同的行为。”他们在一份尚未发表的研究中指出，把那些罹患IBS并有焦虑症状的人的粪便中微生物提取出来，移植到小鼠体内，小鼠也会出现类似的焦虑行为，而移植健康人的粪便细菌则没有这种情况。

　　对于这些发现，也有人持怀疑态度。耐特说，随着这一研究领域的发展，微生物学家不得不向行为科学家学习，以了解各种措施，如把动物关在笼子里，会对它们的群体地位、压力反应，甚至微生物组带来怎样的影响。

　　这些实验以及其他类似的研究，创造出一种很不自然的模型——无菌鼠。无菌鼠是经剖腹产出生的小鼠，之所以剖腹，是为了防止它们染上母体生殖道中的微生物。它们会被养在无菌的隔离箱里，吃经过高压消毒的食物，呼吸经过过滤的空气。种种手段都是为了让这些小鼠远离自然环境中那些进化了亿万年的微生物。

　　在2011年，瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的免疫学家斯文·皮特森和神经学家罗彻利·迪亚兹·海杰茨通过实验证明，与携带自然微生物的小鼠相比，无菌鼠表现出的焦虑行为更少。但从进化角度看，对那些有很多天敌的小型哺乳动物来说，焦虑少并不总是好事。