在這個繁忙的世界裡， 日常生活和維持身體健康之間要達到平衡是一個非常大的挑戰。 媒體和其它資訊來源的健康建議源源不斷地對我們狂轟亂炸， 讓我們手足無措， 不知道哪些該信， 哪些不該信。 目前， 最具有新聞價值的話題之一就是腸道微生物對於我們健康的影響。 在這個話題中， 一個有趣的發現就是腸道細菌與心理健康之間的聯繫。 這一新興的研究領域使得科學家和公眾開始關注微生物和我們的思想的關係。
腸道微生物影響行為
無菌小鼠表現出過度的應激反應， 這一研究點燃了人們對於腸腦軸以及微生物在應激相關行為中的作用的關注。 無菌小鼠在完全無菌的環境中長大， 不攜帶任何細菌。 因為腸道微生物對於免疫系統的發育是必需的， 因此無菌小鼠的免疫系統發育不完善。 在應激條件下， 無菌小鼠的血清應激激素水準顯著升高。
一些研究通過標準的行為測量工具分析了無菌小鼠的焦慮樣行為。 高架十字迷宮就是利用動物對新異環境的探究特性和對高懸的開放臂的恐懼形成矛盾衝突行為來考察動物的焦慮狀態。 由於恐懼和焦慮， 動物傾向於花更多的時間在封閉的環境中進行探索， 因此動物在封閉臂停留的時間越長， 動物越焦慮。 2011年， Neufeld等研究發現無菌小鼠在開放臂停留的時間更長， 進入開放臂的次數更多， 這一研究在不同的實驗室也得到了重複， 說明無菌小鼠的焦慮樣行為降低。
免疫系統與行為之間的聯繫是長期存在的，
在飲水中添加廣譜抗生素可以改變宿主的腸道菌群組成，
給健康成年的雄性小鼠補充鼠李糖乳桿菌28天可以降低小鼠的焦慮和抑鬱樣行為。 在另一項研究中發現補充瑞士乳桿菌和長雙歧桿菌的混合益生菌14天也可以降低大鼠的焦慮樣行為。 給健康志願者補充該益生菌組合30天也能緩解其心理壓力， 說明益生菌在臨床上治療焦慮和情緒障礙有一定的潛力。 也有研究顯示益生菌干預可以降低炎症。
細菌感染和炎症增加也與焦慮樣行為的增加有關， 而且行為改變的程度與炎症改變的程度相關。 例如， 口服低於致病劑量的檸檬酸桿菌（Citrobacter rodentium）和空腸彎曲桿菌（Campylobacter jejuni）可以增加小鼠的焦慮樣行為. 這些行為改變通常伴隨著某些神經元的啟動， 但是低劑量的食源性病原菌並沒有引起系統性的免疫反應。 這表明局部的胃腸道炎症刺激能夠與中樞神經系統神經元相互作用影響宿主行為。 相反， 齧齒動物外周感染啟動先天免疫反應能夠增加焦慮樣行為， 也能影響抑鬱樣行為、學習和記憶等其它行為。 有證據表明，腸道菌群參與調節外周感染與焦慮樣行為之間的聯繫。例如，小鼠感染非侵入性的鞭蟲導致胃腸道炎症和焦慮樣行為增加，補充益生菌長雙歧桿菌可以糾正這種行為，說明腸道菌群參與調節這種反應。
隨著腸道菌群參與調節大腦功能和行為的研究越來越多，那麼問題來了，補充益生菌是否可以影響行為呢？許多研究調查了補充益生菌對行為的影響。研究發現，給健康的大鼠和小鼠補充益生菌可以降低焦慮和抑鬱樣行為，說明腸道菌群在維持正常身體穩態中的功能。
重要的是，一些在健康成年人中進行的研究也表現出類似的結果。一項雙盲、安慰劑-對照、隨機實驗發現，給健康志願者補充瑞士乳桿菌和長雙歧桿菌30天可以影響其心理狀態，焦慮和抑鬱水準降低。有趣的是，這一心理健康效應同時伴隨著應激激素皮質醇水準的降低。另一項研究調查了益生菌與大腦活性之間的聯繫，給健康志願者服用益生菌發酵的乳製品，會改變大腦連接，功能性核磁共振神經影像學評估發現控制情緒和感覺的中樞腦區受到明顯影響。這些證據充分表明微生物-大腦之間的信號連接對於正常身體穩態和大腦日常功能非常重要。
隨著研究的繼續深入，益生菌的疾病治療潛力也越來越明顯，許多動物研究表明益生菌能夠糾正或改善疾病動物模型的行為缺陷。值得注意的是，目前研究過的益生菌數量有限，不是所有益生菌都有作用，研究較多的是焦慮和抑鬱。長雙歧桿菌能夠糾正鞭蟲感染導致的炎症所誘導的焦慮樣行為以及DSS誘導的腸炎模型的焦慮樣行為。嬰兒雙歧桿菌可以糾正母子分離應激導致的抑鬱樣行為，也表明微生物-腸-腦軸在早期生活應激反應中的作用。
補充羅伊氏乳桿菌可以減少應激誘導的焦慮樣行為增加。瑞士乳桿菌能夠阻止飲食誘導的小鼠焦慮樣行為增加。瑞士乳桿菌也能阻止高血氨誘導的大鼠焦慮樣行為，並且能糾正高血氨誘導的學習和記憶缺陷。瑞士乳桿菌聯合長雙歧桿菌能夠阻止或減弱心肌梗死誘導的大鼠焦慮樣行為、社交障礙和抑鬱樣行為。這些研究都提供大量的證據表明腸道細菌能夠有效地調節行為。
腸道細菌調節行為的可能機制
腸道微生物通過免疫信號、神經途徑、改變中樞神經系統神經遞質水準和基因表達以及改變腸道通透性來調節腸腦軸和影響宿主行為。炎症狀態和焦慮樣行為之間存在強烈的相關性。理解腸道炎症的改變、外周血免疫標記物和大腦免疫信號系統的改變如何影響宿主行為是個非常有趣的話題。
當考慮腸道菌群與大腦之間的聯繫時，腸道通透性問題是一個非常重要的考慮因素。腸道通透性增加通常被稱為“腸漏”，大量的新聞報導了腸漏與抑鬱之間的關係。2012年的一項臨床調查研究顯示35%的抑鬱症患者血液中發現對共生細菌存在免疫反應的證據，而抑鬱患者中這種免疫反應的存在與胃腸道症狀相關。心肌梗死可以誘導大鼠焦慮樣行為增加，也可導致腸道通透性增加。瑞士乳桿菌和長雙歧桿菌能夠逆轉心肌梗死誘導腸道通透性改變和糾正焦慮樣行為。
神經途徑是腸腦軸雙向交流的中心，包括腸道神經系統和自主神經系統。通過迷走神經切斷術阻斷迷走神經與大腦之間的交流，表明迷走神經在調節腸道微生物與大腦之間交流中的作用。補充鼠李糖乳桿菌可以改變焦慮和抑鬱樣行為，但這種改變會因為迷走神經切斷而消失。此外，長雙歧桿菌可以逆轉DSS腸炎誘導的焦慮樣行為也受到迷走神經的調節，但值得注意的是補充長雙歧桿菌不能改變DSS誘導的胃腸道炎症。類似的，補充嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌和發酵乳桿菌的混合益生菌能夠糾正焦慮樣行為，但不能減少應激條件下檸檬酸桿菌誘導的腸道炎症。
相反，抗生素誘導焦慮樣行為減少不受到迷走神經的影響。抗生素處理導致了腸道菌群的改變，硬壁菌門和放線菌門細菌顯著增加，而變形菌門和擬桿菌門細菌顯著減少。抗生素誘導的行為變化可能是由於腸道細菌的變化而導致腸道細菌產生的那些直接或間接作用於大腦的物質的變化而引起的。
腸道菌群的改變也導致中樞神經系統基因和蛋白質表達水準的變化，以及神經遞質水準的改變。無菌小鼠的海馬和大腦皮層中的神經可塑性基因腦源性神經營養因數（BDNF）的水準發生改變。雖然無菌小鼠中BDNF的這種變化存在性別和品系的差異，但這一發現也清楚的表明了腸道菌群與神經可塑性相關的中樞神經系統之間的聯繫。同樣，抗生素處理也可以改變與焦慮和抑鬱相關的關鍵腦區（杏仁核和海馬）的BDNF的水準。
除了神經可塑性和突觸系統，腸道菌群也影響大腦組織中神經遞質的水準。無菌小鼠中，單胺類神經遞質包括多巴胺和五羥色胺的水準發生改變，同時五羥色胺和多巴胺受體也發生改變。給小鼠補充鼠李糖乳桿菌可以改變一些應激相關的腦區的抑制性神經遞質γ-氨基丁酸受體的水準。外周色氨酸代謝的改變也預示著中樞單胺類神經遞質系統的變化，因為無菌小鼠血清色氨酸增加，犬尿氨酸/色氨酸比例降低。
迄今為止的研究已經提供了明確的證據表明細菌影響宿主的大腦功能和行為。今後，仍然許多更多的臨床工作直接檢查抑鬱和焦慮患者的微生物-腸-腦軸的狀況，包括比較分析健康個體和情緒或焦慮障礙患者的免疫標記、腸道功能和大腦活動。這些將為研究益生菌在心理健康領域的治療潛力鋪平道路。將益生菌研究延伸到廣譜的共生菌將幫助我們瞭解益生菌在改善焦慮和抑鬱相關症狀中的特異性。
圖片來自網路
有證據表明，腸道菌群參與調節外周感染與焦慮樣行為之間的聯繫。例如，小鼠感染非侵入性的鞭蟲導致胃腸道炎症和焦慮樣行為增加，補充益生菌長雙歧桿菌可以糾正這種行為，說明腸道菌群參與調節這種反應。
隨著腸道菌群參與調節大腦功能和行為的研究越來越多，那麼問題來了，補充益生菌是否可以影響行為呢？許多研究調查了補充益生菌對行為的影響。研究發現，給健康的大鼠和小鼠補充益生菌可以降低焦慮和抑鬱樣行為，說明腸道菌群在維持正常身體穩態中的功能。
重要的是，一些在健康成年人中進行的研究也表現出類似的結果。一項雙盲、安慰劑-對照、隨機實驗發現，給健康志願者補充瑞士乳桿菌和長雙歧桿菌30天可以影響其心理狀態，焦慮和抑鬱水準降低。有趣的是，這一心理健康效應同時伴隨著應激激素皮質醇水準的降低。另一項研究調查了益生菌與大腦活性之間的聯繫，給健康志願者服用益生菌發酵的乳製品，會改變大腦連接，功能性核磁共振神經影像學評估發現控制情緒和感覺的中樞腦區受到明顯影響。這些證據充分表明微生物-大腦之間的信號連接對於正常身體穩態和大腦日常功能非常重要。
隨著研究的繼續深入，益生菌的疾病治療潛力也越來越明顯，許多動物研究表明益生菌能夠糾正或改善疾病動物模型的行為缺陷。值得注意的是，目前研究過的益生菌數量有限，不是所有益生菌都有作用，研究較多的是焦慮和抑鬱。長雙歧桿菌能夠糾正鞭蟲感染導致的炎症所誘導的焦慮樣行為以及DSS誘導的腸炎模型的焦慮樣行為。嬰兒雙歧桿菌可以糾正母子分離應激導致的抑鬱樣行為，也表明微生物-腸-腦軸在早期生活應激反應中的作用。
補充羅伊氏乳桿菌可以減少應激誘導的焦慮樣行為增加。瑞士乳桿菌能夠阻止飲食誘導的小鼠焦慮樣行為增加。瑞士乳桿菌也能阻止高血氨誘導的大鼠焦慮樣行為，並且能糾正高血氨誘導的學習和記憶缺陷。瑞士乳桿菌聯合長雙歧桿菌能夠阻止或減弱心肌梗死誘導的大鼠焦慮樣行為、社交障礙和抑鬱樣行為。這些研究都提供大量的證據表明腸道細菌能夠有效地調節行為。
腸道細菌調節行為的可能機制
腸道微生物通過免疫信號、神經途徑、改變中樞神經系統神經遞質水準和基因表達以及改變腸道通透性來調節腸腦軸和影響宿主行為。炎症狀態和焦慮樣行為之間存在強烈的相關性。理解腸道炎症的改變、外周血免疫標記物和大腦免疫信號系統的改變如何影響宿主行為是個非常有趣的話題。
當考慮腸道菌群與大腦之間的聯繫時，腸道通透性問題是一個非常重要的考慮因素。腸道通透性增加通常被稱為“腸漏”，大量的新聞報導了腸漏與抑鬱之間的關係。2012年的一項臨床調查研究顯示35%的抑鬱症患者血液中發現對共生細菌存在免疫反應的證據，而抑鬱患者中這種免疫反應的存在與胃腸道症狀相關。心肌梗死可以誘導大鼠焦慮樣行為增加，也可導致腸道通透性增加。瑞士乳桿菌和長雙歧桿菌能夠逆轉心肌梗死誘導腸道通透性改變和糾正焦慮樣行為。
神經途徑是腸腦軸雙向交流的中心，包括腸道神經系統和自主神經系統。通過迷走神經切斷術阻斷迷走神經與大腦之間的交流，表明迷走神經在調節腸道微生物與大腦之間交流中的作用。補充鼠李糖乳桿菌可以改變焦慮和抑鬱樣行為，但這種改變會因為迷走神經切斷而消失。此外，長雙歧桿菌可以逆轉DSS腸炎誘導的焦慮樣行為也受到迷走神經的調節，但值得注意的是補充長雙歧桿菌不能改變DSS誘導的胃腸道炎症。類似的，補充嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌和發酵乳桿菌的混合益生菌能夠糾正焦慮樣行為，但不能減少應激條件下檸檬酸桿菌誘導的腸道炎症。
相反，抗生素誘導焦慮樣行為減少不受到迷走神經的影響。抗生素處理導致了腸道菌群的改變，硬壁菌門和放線菌門細菌顯著增加，而變形菌門和擬桿菌門細菌顯著減少。抗生素誘導的行為變化可能是由於腸道細菌的變化而導致腸道細菌產生的那些直接或間接作用於大腦的物質的變化而引起的。
腸道菌群的改變也導致中樞神經系統基因和蛋白質表達水準的變化，以及神經遞質水準的改變。無菌小鼠的海馬和大腦皮層中的神經可塑性基因腦源性神經營養因數（BDNF）的水準發生改變。雖然無菌小鼠中BDNF的這種變化存在性別和品系的差異，但這一發現也清楚的表明了腸道菌群與神經可塑性相關的中樞神經系統之間的聯繫。同樣，抗生素處理也可以改變與焦慮和抑鬱相關的關鍵腦區（杏仁核和海馬）的BDNF的水準。
除了神經可塑性和突觸系統，腸道菌群也影響大腦組織中神經遞質的水準。無菌小鼠中，單胺類神經遞質包括多巴胺和五羥色胺的水準發生改變，同時五羥色胺和多巴胺受體也發生改變。給小鼠補充鼠李糖乳桿菌可以改變一些應激相關的腦區的抑制性神經遞質γ-氨基丁酸受體的水準。外周色氨酸代謝的改變也預示著中樞單胺類神經遞質系統的變化，因為無菌小鼠血清色氨酸增加，犬尿氨酸/色氨酸比例降低。
迄今為止的研究已經提供了明確的證據表明細菌影響宿主的大腦功能和行為。今後，仍然許多更多的臨床工作直接檢查抑鬱和焦慮患者的微生物-腸-腦軸的狀況，包括比較分析健康個體和情緒或焦慮障礙患者的免疫標記、腸道功能和大腦活動。這些將為研究益生菌在心理健康領域的治療潛力鋪平道路。將益生菌研究延伸到廣譜的共生菌將幫助我們瞭解益生菌在改善焦慮和抑鬱相關症狀中的特異性。
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