肠道菌群能控制人类大脑意识和行为举止

2018-05-17 绿谷生物 新浪科技
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肠道细菌有几种可能机制潜在影响大脑,其中包括:通过迷走神经(肠道和大脑之间连接的主要神经组织)、免疫系统和荷尔蒙变化进行交流通讯。

5月17日消息,据国外媒体报道,正常大脑功能的进化可能依赖于肠道微生物及其代谢产物。预计人类肠道内菌群总量可达到100万亿个,可能对我们的生理机能构成深远影响,其中包括:免疫力、新陈代谢、甚至我们的大脑和行为举止。大多数关于后者的研究都是在动物身体上进行的,现已证实肠道细菌(尤其是乳酸菌和双歧杆菌)会影响群体行为,产生焦虑、压力和抑郁症状。例如:增补乳酸菌将增强紧张压力状态下老鼠的群体行为,而没有乳酸菌的老鼠则表现出缺少群体行为。

肠道细菌有几种可能机制潜在影响大脑,其中包括:通过迷走神经(肠道和大脑之间连接的主要神经组织)、免疫系统和荷尔蒙变化进行交流通讯。同时,特别有趣的是,一些肠道细菌物种可以产生与人类大脑神经递质相同结构的化学物质。这一最新研究证据表明,肠道菌群与大脑之间复杂关联性引发一个问题:是否细菌已充分进化至能改变人类神经化学和行为举止,从而使它们自身受益。

微生物利用我们来获得好处吗?

这是一个颇具吸引力的提议,肠道微生物可能利用自身优势,操纵人类行为,例如:对于新宿主改善传播方式,或者确保它们获得食物。例如:该领域几位著名研究员猜测肠道细菌可能使人们变得更擅长交际,从而帮助细菌在人群之间传播;并可能改变我们对特定食物的需求渴望,从而满足它们生存所需的营养物质。

这是一个倍受关注的研究观点,因为寄生虫似乎控制着宿主的行为方式,例如:感染蚂蚁的Ophiocordyceps真菌。这种寄生虫也被称为“僵尸蚂蚁菌”,因为它们能诱导蚂蚁爬至树冠位置,咬食植物,从而确保这种真菌在森林中的位置,有利于真菌的生长和孢子形成。

应用进化理论

那么需要什么条件才能让肠道细菌操纵宿主行为呢?目前有两个重要的标准:充满大量的肠道菌群和缺少与其它物种的竞争力。然而,这些条件不符合肠道复杂微生物生态系统,人体肠道存在多样性竞争微生物和菌株,但即使最丰富的菌群数量也仅占微生物细胞总量的百分之几。

这样的微生物多样性结果意味着,产生神经活性化学物质试图控制宿主的细菌物种,很可能被其它非操纵细菌所取代。因为通过操控细菌制造化学物质所产生的任何附加能量投入,都将减缓其生长速度,如果细菌确实对宿主产生一定影响,那一定是通过其它方式。

“肠道直觉”进化

如果进化理论应用表明,人体肠道微生物并没有操纵我们的行为,那么“肠道直觉”是如何进化形成的呢?4月24日,英国牛津大学凯文·福斯特(Kevin Foster)教授发表在《微生物学自然评论》杂志的一篇研究报告指出,肠道微生物对人类宿主行为的影响很可能是它们在肠道中生长和竞争的自然选择结果,宿主体的自然选择取决于他们体内的微生物。

微生物生长的结果导致多种代谢产物形成。例如:肠道细菌发酵产生短链脂肪酸可能直接影响大脑功能,而其它代谢物可能通过人类免疫系统交互性直接影响人类行为。反过来,我们希望自身的生理机能能够适应这些菌群产物。

类似于“卫生假说(hygiene hypothesis)”,该理论认为人体内缺少损害免疫系统微生物发育机制,可能导致人们变得更加敏感。我们认为人类进化可能更加依赖共生微生物,从而维持正常的脑功能,例如:人体消化菌群发生变化,之后会影响我们的行为举止。虽然这种进化依赖观点之前未被认为是“微生物——肠道——大脑”关系轴,但它可能提供肠道菌群如何影响人类大脑的重要线索。

最终通过探索肠道菌群的进化和生态动力学,可能帮助我们如何增强心理健康和幸福感。例如:通常使用益生菌株在开拓肠道拥挤竞争环境效果并不好,然而,通过关注人体肠道内菌株自然产物如何趋利影响宿主,这可能增强益生菌发展机制,从而潜在影响肠道-大脑之间的交流。