腸道是人體最大的消化和排毒器官，其迴旋盤轉的結構被形象地稱為人體第二大腦。腸道中寄生著數以計億的細菌，它們是人體內最重要的一種外環境，這些微生物被譽為人類的"第二基因組"，同時也是人體內的一個“隱形”器官。據估計，一個標準的人體約由30萬億人類細胞和39萬億細菌組成。
腸道菌群對我們的健康至關重要，它們參與許多重要的生理功能，如食物的消化和新陳代謝，免疫反應和炎症等。同時，腸道菌群還可以與大腦相互作用，形成所謂的“腸-腦軸”（brain-gut axis），影響著我們的情緒、行為甚至認知功能。腸道微生物群的破壞與多種神經、精神疾病密切相關，包括焦慮、抑鬱、自閉症、精神分裂及神經退行性疾病等。
圖 腸-腦軸
抑鬱、焦慮與微生物
5-羥色胺（5-HT）、去甲腎上腺素（NE）、多巴胺（DA）等神經遞質的功能活動降低以及下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸功能異常亢進，是目前解釋抑鬱症發病的兩個“主流學說”。大量研究均表明抑鬱症與腸道微生物群具有雙向調節作用，抑鬱症患者具有獨特的腸道菌群的表型特徵，構建正常腸道菌群有助於改善抑鬱症狀。同抑鬱類似，焦慮也往往由應激性生活事件引發，焦慮和抑鬱共病率高達60%，二者在遺傳易感性及涉及的神經生理變化上都有一定的相似之處。
2017年8月，發表在Microbiome雜誌上的一項新研究揭示了腸道細菌如何影響焦慮行為。研究發現，腸道微生物能夠影響杏仁核和前額皮質的microRNAs水平。這些microRNAs可能會影響對中樞神經系統和一些焦慮抑鬱相關腦區（如杏仁核和前額皮質）功能至關重要的生理過程。研究人員表示，通過靶向腸道微生物來調節特定腦區的miRNA並用於精神疾病治療是一個有吸引力的前景。
焦慮抑鬱？“糞便移植”或可改善！腸易激綜合徵（IBS）是世界上最常見的胃腸道疾病，IBS患者還常常伴有慢性焦慮或抑鬱。2017年3月，來自麥克馬斯特大學的一項研究發現，在IBS患者中，腸道菌群不僅可以影響他們的腸道功能，還能影響他們的情緒和行為。利用糞便移植，研究人員將有或沒有焦慮症的IBS患者的糞便微生物移植到無菌小鼠中。與接受健康個體糞便菌群移植的小鼠相比，被移植IBS患者糞便菌群的小鼠腸功能和行為都出現改變。研究發現，通過糞便移植影響的疾病方面包括胃腸道轉運（食物離開胃和通過腸道所需的時間）；腸屏障功能障礙；低度炎症；和焦慮樣行為。這項發表Science Translational Medicine上的研究可能為基於微生物的治療指導新的方向。
相關其他研究結果
- 與健康對照相比，抑鬱患者的腸道微生物發生了顯著改變。即使經過治療，心理量表指數已經恢復正常的抑鬱患者，菌群結構仍然明顯不同於健康個體，這可能是抑鬱症易復發的重要原因。
- 把抑鬱患者的糞便菌群移植給無菌小鼠，小鼠表現出明顯的抑鬱症狀（包括行為認知表現、生理異常、代謝異常和菌群異常）。
- 小鼠研究表明，益生菌可以減少應激誘導的皮質酮水平升高以及焦慮和抑鬱樣行為。補充益生菌，能明顯改善抑鬱症狀，甚至有研究發現一些益生菌（如瑞士乳桿菌特定菌株）的效果優於抗抑鬱藥。
- 腸道通透性增加、小腸細菌過度生長以及細菌內毒素易位在焦慮和抑鬱中發揮重要作用。
- 壓力、抑鬱症狀和高水平的焦慮都與快餐選擇頻率增加以及高能量、低營養的食物的過度攝入有關。所有這些因素都可以導致炎症性的腸道菌群。
- 有益於腸道菌群的食物通常能改善抑鬱症狀，調節腸道菌群是治療重度抑鬱和焦慮的潛在方法。
精神分裂症與微生物
精神分裂症患者除了認知和情感症狀，往往還伴隨明顯的胃腸道症狀。如炎症、食物不耐受和腸漏等，甚至可能伴隨腸應激綜合徵、慢性疲勞綜合徵和乳糜瀉等疾病。在精神分裂症的治療中，也應該考慮微生物的影響，保護好腸道菌群，從而提高治療效果，減少不良反應。
- 精神分裂症患者的腸道微生物發生了明顯變化。與健康對照人群相比，在門水平，患者的變形菌門含量增加；屬水平，多種細菌含量異常，如梭狀芽胞桿菌屬和克雷伯氏菌屬含量增加，而糞球菌屬含量降低。
- 精神分裂症患者的口咽微生物出現異常，特別是病毒組，乳酸桿菌噬菌體含量明顯增加，且與免疫異常症狀相關。
- 健康飲食能改善精神分裂症患者壽命縮短的問題，可能是由於健康飲食（如地中海飲食）富含纖維，促進腸道微生物代謝產生對人體有益的短鏈脂肪酸，從而減少或減輕併發症實現。
- 腸道微生物影響抗精神治療的效果，抗精神病治療的不良反應（如體重增加）與藥物對腸道菌群的影響有關。
- 一項隨機對照雙盲安慰劑研究發現，在抗精神病治療期間，補充特定益生菌能明顯改善患者的免疫狀況。
自閉症與微生物
動物和人類的研究都表明，自閉症患者的腸道菌群發生了改變，而胃腸道症狀與自閉症的嚴重程度似乎存在很強的相關性。飲食或腸道細菌產生的短鏈脂肪酸可能是引發自閉症或自閉症樣行為的環境因素。
- 自閉症孩子攜帶的微生物明顯不同於健康兒童。腸道微生物發生了異常變化：不管是腸道細菌，真菌，甚至病毒，都明顯不同於健康孩子。其他部位微生物異常：口腔微生物變化，有害細菌增加，比如唾液中嗜血桿菌屬和牙菌斑中鏈球菌屬，而有益的普氏菌屬和月形單胞菌屬等細菌減少；尿液微生物變化，如鏈球菌書增加而假單胞菌屬減少；皮膚微生物也可能發生了變化。
- 自閉症孩子的代謝存在異常。腸道微生物影響個體的代謝組，異常的腸道微生物往往引起代謝問題，最直觀的表現是口臭，大便臭，有體味等。自閉症孩子普遍存在胃腸道問題，大部分孩子會偏食挑食，還可能出現腹瀉、腹痛和便秘等問題。
- 自閉症孩子菌-腸-腦軸發育異常。自閉症不僅僅是一種神經或心理障礙，除了認知行為障礙和大腦發育異常，患者往往出現全身症狀，比如菌群異常，胃腸道症狀，免疫異常（食物不耐受和慢性炎症）等。
- 恢復健康菌群，能改善代謝異常和菌-腸-腦軸功能，調節大腦和行為發育，糾正自閉症的絕大部分生理和心理異常。目前已經發現，特定乳酸菌和糞便菌群抑制能明顯改善自閉症症狀。
微生物-腸-腦軸是一個不斷擴大的研究領域，目前還不清楚微生物在大多數精神健康問題的病因學和發病機制中發揮何種作用。研究才剛剛開始揭開腸道微生物和大腦之間複雜相互作用的面紗，腸道細菌在多動症、雙相情感障礙、老年痴呆症和其它類型的精神疾病中也可能發揮著重要作用。
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