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《菌群大脑》在线阅读4 —最终的大脑塑造者
发布:益生菌与健康网 发布时间:2020年11月10日 来源:《菌群大脑》 人气值:

想要全面了解肠胃与大脑之间的联系,需要读者们具备免疫学、病理学、神经学和内分泌学的应用知识,但我在本书中仍然要向读者们简单明了地介绍这部分内容。在接下来的章节里,各位读者会继续构建和巩固这些知识基础。

回想一下,上一次由于紧张、焦虑、害怕或者欣喜若狂而感到胃不舒服的时候。那或许是一次重要考试的前夕,或许是要在众人面前演讲之前,或许是在婚礼现场。科学家们刚刚发现,肠道和大脑之间的亲密关系是双向的:正如大脑能够给胃部传递信息一样,肠胃也可以延迟其对于神经系统的平静或兴奋作用。

《菌群大脑》在线阅读4 —最终的大脑塑造者

图片来源于网络

迷走神经是12对脑神经中最长、分布最广的神经,它就是在肠道神经系统和中枢神经系统的上亿个神经细胞间传递信息的主要通道。迷走神经是第10对脑神经,它从脑干一直延伸到腹部,指挥着我们在下意识里控制的许多身体过程。这其中也包括诸多重要的生理任务,比如维持心律和调节消化。研究表明,肠道菌群能够直接影响迷走神经细胞的刺激和功能。实际上,其中一些肠道细菌可以像神经元一样释放化学信使,通过迷走神经以自己独特的语言和大脑交流。

每每提到神经系统,人们第一时间想到的可能都是大脑和脊髓。但那只不过是中枢神经系统。各位还应考虑到存在于胃肠道内的肠道神经系统。中枢神经系统和肠道神经系统是由相同的胚胎组织发育而来,二者就是通过迷走神经联系起来的。“迷走”(vagus)意味着“漫游、游走”,这个名称十分恰当,因为迷走神经就是在消化系统中游走的神经。[流浪者(vagabond)一词也来自同一个词根。]

肠道中的神经细胞实在多得难以计数,所以科学家们将这一整体称为“第二大脑”。第二大脑不仅调节肌肉、免疫细胞和激素,还操控着更为重要的生理活动。

帕罗西汀、左洛复、依他普伦等常用抗抑郁药物能够增加大脑中血清素的可用性,血清素是一种主导快乐的分子,它能让人“感觉良好”。你可能会很惊讶,身体中所有血清素的大约80%90%是由肠道神经细胞所操控的!  

6实际上,“肠道大脑”要比头部大脑产生更多的血清素。许多神经学家和精神病医生正逐渐意识到,在抑郁症治疗中,这或许是改变饮食结构要比抗抑郁药物的疗效更好的原因之一。实际上,近期研究正在揭露,我们的第二大脑或许根本不是第二重要的。

7它能够区别于头部大脑而单独发挥作用,并且在不借助大脑指令或辅助的条件下调控许多功能。

在本书中,我将就肠道与大脑的联系介绍更多内容。在接下来的章节中,各位读者将会了解到许多生理功能,这些功能全部涉及微生物组的作用。尽管其中一些内容可能看起来完全不相干,比如免疫细胞的行为与胰腺释放胰岛素的多少,不过很快你就会了解到它们之间的共同特性:肠道细菌。在许多方面,肠道细菌都是身体中的守门员和统治者。它们组成了身体的司令部。它们就是身体健康的无名英雄和生命伴侣。它们正在以你从未想到的方式谱写着生命的乐章。

在连接肠道和大脑的过程中,肠道细菌也会帮助身体考量应对压力的整体响应。这种压力可以是生理上的,比如家里闯入不速之客,也可以是心理上的,比如避免与上司发生争吵。不幸的是,我们的身体还没有聪明到可以区分二者,所以不管你是在躲避家里的盗贼,还是准备踏入上司的办公室,你的心脏都会咚咚跳得厉害。尽管只有躲避盗贼才是真正的生存危机,但这两类场景的压力都是由身体感知得到的。所以在这两个情境中,你的身体都会迅速充满固醇和肾上腺素,免疫系统则会释放一种叫作炎性因子的化学信使,从而令身体系统进入高度戒备状态。这种机制在偶然发生的胁迫时刻能够正常运转,但是如果身体处于持续的压力之下,又会发生什么呢?

我们不太可能会一直遇到盗贼,但生理压力也包括遇到可能致死的毒素和病原物。而仅仅是饮食的选择就足以令我们每天都面对这样的情景。人体在遇到不喜欢的物质或成分时,尽管不一定会惊慌到进入“战斗或逃跑” [1]  模式,但一定会经历某种免疫反应。在这类应激条件下的长期免疫激活及其导致的炎症反应会诱发慢性疾病,包括帕金森病、多发性硬化症、抑郁症、痴呆症、自身免疫疾病、溃疡性结肠炎甚至癌症等一系列心脏疾病和脑部疾病。在下一章中,我们会继续探索这一过程中的更多细节,但我们首先要理解的是,所有疾病都源于炎症反应的胡作非为,而免疫系统控制着炎症过程。微生物组又在其中发挥着怎样的作用呢?微生物组可以调控或管理免疫反应。它就是这样参与身体炎症过程的。待我将其细细说来。

尽管我们每个人都时刻处于有害物质及细菌的威胁之中,但我们的身体具有免疫反应这种良好的防御系统。当免疫系统也做出妥协时,我们很快就会成为致病物的牺牲品。如若没有免疫系统的迅速反应,就连蚊虫叮咬这样的小事也会成为致命的伤害。除去昆虫叮咬这样的外在事件,我们身体的每部分都时时刻刻处于可能威胁生命的物质的统治中,如果没有正常运转的免疫系统,这些物质时刻都会要人命。与此同时,我们还应认识到,处于平衡状态的免疫系统才能发挥最佳作用。

过度活跃的免疫系统会导致过敏反应等并发症;在严重情况下,免疫反应太过强烈会引发过敏性休克,这是一种可能致死的极端反应。此外,如果免疫系统受到误导,它可能无法将身体中正常的蛋白质识别为自身分组,并对其发起攻击。这就是自身免疫疾病的基本原理,通常用来治疗这类疾病的侵袭性免疫抑制药物往往具有强烈的副作用,其中就包括改变肠道细菌的分布。如果接受移植手术的患者对挽救生命的捐献器官出现排斥反应,这也是免疫系统的问题。免疫系统还能帮助身体识别及消除癌细胞,这一过程正在你的体内发生。

人类的肠道也具有其独特的免疫系统,即肠道相关淋巴组织(gut-associatedlymphatic tissueGALT)。它占据了身体整个免疫系统的70%80%。这也充分说明了肠道的重要性和易感性。如果肠道中发生的生理事件对生命没那么重要,那么身体的大多数免疫系统根本没有必要分布在肠道中来守卫和保护它。

大部分免疫系统都分布在肠道中的原因很简单:肠壁是身体与外界的边界。

除了皮肤之外,肠壁是最有可能面对外来物质及生命体的地方。肠壁免疫系统也与身体其他免疫细胞处于随时随刻的交流之中。如果肠道遇到了可疑物质,肠壁免疫系统会警示其他免疫系统处于警戒状态。

本书的内容可谓包罗万象,其中一个主题就是维持肠壁完整性的重要性,脆弱的肠壁只有薄薄一层细胞那么厚。在扮演肠道细菌和免疫系统细胞间的信号介导角色的同时,它还必须保持完好无损。我曾在2014年参加过一场专门研讨微生物组科学的会议,在会上,哈佛大学的阿莱西奥·法萨诺博士表示,接受肠道细菌信号的免疫细胞是身体的“第一反应员”。肠道细菌转而也能帮助免疫系统保持警惕,但不会进入完全防御模式。它们负责监控并“教导”免疫系统。这最终能够避免肠道免疫系统对食物产生不当反应或诱发自身免疫反应。我们会在接下来的章节里发现,在保证身体全面健康的过程中,肠道相关淋巴组织到底有多重要。它就像身体里的军队,随时防备着顺着肠胃系统入侵而来的威胁,而这些威胁会给身体甚至大脑带来不良影响。

人类和动物研究都表明,有害肠道细菌和病原肠道细菌会引发疾病,但这并不仅仅是因为它们与特定身体状况有关。比如说,幽门螺杆菌(Helicobacterpylori)负责制造溃疡,但这种病原菌也会与肠道免疫系统相互作用,引发炎症分子和应激激素的释放,并从本质上打开了身体应激系统的开关,让我们以为自己正在被一头狮子追赶。最新的科学研究还发现,有害细菌可以改变我们感知疼痛的方式;实际上,携带不健康微生物组的人群可能会对疼痛更敏感。  

8肠道中的有益细菌则恰恰相反。它们力图使有害细菌的数量和作用达到最小化,同时与免疫系统、内分泌系统发生积极的相互作用。也就是说,有益细菌可以关闭慢性免疫系统反应。它们还能帮忙约束皮质醇和肾上腺素,这两种与压力有关的激素如果持续分泌,会给身体带来严重的破坏。

每种大型肠道菌群都有许多不同的株系,而不同的株系也有着不同的效应。

肠道中最常见的两种微生物就是厚壁菌(Firmicutes)和拟杆菌

Bacteroidetes),在结肠内,它们占据了肠道菌群总量的90%以上。厚壁菌是臭名昭著的肥胖相关细菌,这是因为厚壁菌门的家族成员具有更多用于消化复杂碳水化合物的酶,所以它们从食物中提取卡路里等能量的效率会更高。最新研究发现,厚壁菌在促进脂肪吸收方面也功不可没。

9、研究者们发现,肥胖人群的肠道菌群中的厚壁菌水平相对较高,而瘦人的肠道菌群中更多的是拟杆菌。  

10、实际上,这两种细菌的相对比例(即厚壁菌/拟杆菌比值)在决健康状况和疾病风险上十分重要。此外,科学家们也刚刚发现,较高水平的厚壁菌会启动相关基因,从而增加了肥胖、糖尿病甚至心血管疾病的患病风险。  

11这样看来,这两种细菌比值的改变就能够改变DNA的实际表达水平!

至今为止研究最为清楚的菌株则是双歧杆菌(Bifidobacterium)和乳酸杆菌(Lactobacillus)。不用担心自己记不住这些细菌的名字,在本书里,各位会见到形形色色的细菌以及它们复杂的拉丁学名,但我保证在读完本书后,你一定能够区分其中的许多菌株。尽管我们目前还不能保证何种比例的何种细菌是最佳健康状态的理想搭配,但总体而言,多样性才是关键。

在这里,我必须说明的是,有益细菌和有害细菌之间的界限或许没有你想象中的那么清楚。整体多样性和菌株间的相对比例才是最重要的影响因素。如果比例失调,某些对健康有益的菌株也会面目狰狞起来。比如说,鼎鼎有名的大肠杆菌(Escherichia coli)能够产生维生素K,但也能引发严重的疾病;能够引发消化性溃疡的幽门螺杆菌也会正面调节胃口,这样人们才不会吃得过多。

12再举一个例子来说,艰难梭菌(Clostridium difficile)的过度生长会导致危及生命的感染。这种疾病的特征是严重腹泻,在美国,每年仍有约14 000人因此而死亡;在过去的20年里,艰难梭菌感染的数量也迅速攀升。  12 19932005年,住院成人中感染艰难梭菌的数量增长至3倍;20012005年,这一数目则增长了2倍多。  

13由于一种超级致命的突变菌株的出现,死亡率也骤然上升。

一般而言,所有人在婴儿时期的肠道中都寄居着大量的艰难梭菌,而这完全没有问题,高达63%的新生儿以及1/3的学步期儿童都携带有艰难梭菌。但是,抗生素的过度使用等原因会导致肠道环境的改变并刺激这种细菌的过度生长,从而引发致命的疾病。乐观的一面就是,现在我们可以利用其他菌株非常有效地治疗这类感染,并恢复肠道菌群的平衡状态。

在接下来的章节中,你会了解到更多关于微生物组的内容,以及其他与免疫系统和大脑的密切关系,但在这里,我要先跳到另外一个问题:这些如兄弟姐妹般亲密的细菌究竟从何而来?或者说,它们究竟是怎样成为我们身体一部分的?

[1] 战斗或逃跑反应(fight-or-flight response)这一术语由美国心理学家怀特·坎农(Walter Cannon)创建,他发现,机体经受一系列的神经和腺体反应后将引发应激,使躯体做好防御、挣扎或逃跑的准备。——译者注婴儿一出生就携带了部分细菌我们所了解的微生物组的大部分内容都来自无菌小鼠的研究。这些小鼠经过改造后不携带任何肠道细菌,科学家们从而可以对缺失的微生物进行功能研究,或者将小鼠暴露在某种菌株环境下进行观察。举例而言,实验室里的无菌大鼠实验显示其患有急性焦虑症,它们无法掌控压力,有慢性肠道炎症及全身性炎症,并且脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factorBDNF)这种重要的脑发育激素水平也相对较低。  

14可一旦这些大鼠被喂食富含瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)或长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)这两种常见益生菌的食物,上述症状就会消失。

过去人们认为,每个人在出生前都曾有一段不携带细菌的状态,母亲的子宫是一个相对无菌的环境。(我认为这种观点很快就会被推翻,因为最新研究已经发现子宫内的胚胎可能通过胎盘而接触到微生物,所以微生物组实际上早就存在于婴儿体内了。  

15敬请期待这一课题的确定性研究。)当前的观点则认为,婴儿自产道内出生并接触到阴道细菌的那一刻起,微生物组就开始在体内繁衍生息了。尽管人们不愿意在心里想象这个过程,但母亲肛周区域的排泄物残渣也为新生儿接种了维系健康的微生物。

从健康免疫系统的最初发育而言,确立炎症“设定值”的一个重要因素可能就是个体的出生方式。这是微生物组功能性结果决定过程中最具影响力的事件之一。我所谓的设定值指的是身体发生炎症反应的平均或基线水平。各位读者可以把自己的设定值想象成设置为特定温度的内置恒温器:如果某人的设定值比较高,比如说固定在25.5摄氏度的恒温器,那么这个人发生炎症的整体平均水平就要比设定值较低的人高一些。尽管这其中可能会有一些变异,但总的来说,较高的设定值意味着较高的温度。正如我刚刚提到的,每个人的出生方式影响到体内微生物组的最初发展,转而又影响到与生俱来的炎症设定值。

我们可以改变自己的设定值吗?当然是可以的。正如我们通过饮食和锻炼能够改变体重及身体质量指数(BMI)的设定值一样,你也可以通过对基本生活方式的干预来改变炎症的设定值。但在介绍这些方法之前,我们首先要了解到早期生活经历的重要性,以及出生方式是如何塑造个人生活的健康风险的。

  


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