一个影响人类一生却被“遗忘的器官”——人类的第二大脑

我是圭水 2019-08-10

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一个被人类熟知但又被”遗忘的器官”,这个被我们遗忘的器官就是存在于宿主肠道内的微生物集合，参与了宿主多种重要的生理作用的肠道菌群。

小明这里先给你曝个料：与人体长期处于共生关系的肠道内定植微生物约为10万亿个，是人体细胞数量的10倍，种类多达1000多种，由肠道菌群编码的基因是人宿主细胞编码基因的150倍，大大超过了人类基因组的数量。

主携带的肠道菌群其在体内发挥以下3个方面的重要作用：

1、参与多种物质的营养代谢。产生一系列的催化酶参与膳食纤维、复杂的碳水化合物等物质的代谢，合成并促进肠道吸收短链脂肪酸(SCFA)。也能够合成一些机体所需的营养物质，如叶酸、核黄素等维生素，并参与胆汁酸和外源性物质代谢。

2、肠道菌群参与机体先天性免疫应答和适应性免疫应答的发育和调节。此外，其还能够调节或影响不同类型免疫细胞的成熟及功能。

3、肠道菌群能够抵抗外来病原菌的侵袭。肠道菌群紧紧地黏附于肠上皮细胞，形成天然独特的生物黏膜屏障，可有效防止病原菌的入侵，且其产生的某些代谢产物如丁酸等能够帮助修复受损肠上皮细胞。

新发现

近年来的各项研究发现，通过肠道菌群与大脑建立了一个肠脑轴（GBA）途径，肠脑轴是大脑与肠道之间由神经-内分泌介导的双向应答系统，连接着大脑的情感认知和外周肠道功能，即“菌群-肠-脑轴”。

脑轴（GBA）与肠道菌群间情谊是从幼体出生时开始建立，肠道菌群的组成与功能会随着大脑的发育和成熟经历多次转换。肠道菌群的构成不同，其所产生的代谢物质的种类和数量也不同，这些物质通过肠脑轴（GBA）直接或间接影响大脑的各种功能，是菌群和肠脑轴（GBA）相互作用的物质基础。作用于肠脑轴（GBA）的肠道菌群主要是其产生的各种神经递质和短链脂肪酸(SCFA)。

上海交通大学附属第六人民医院转化医学中心发表论文中写到：典型的神经递质5-羟色胺（5-HT），又叫血清素，90%就是有肠嗜铬细胞产生，肠道内一些特定的细菌也可产生少量。5-HT不仅参与大脑情绪、精力和记忆力等的调节，还可促进肠道的运动和分泌血小板和参与免疫系统的功能。中枢神经系统中重要的抑制性神经递质γ-氨基丁酸（GABA）也是由肠道细菌中的乳酸菌和双歧杆菌利用谷氨酸钠合成。食物中的膳食纤维、抗性淀粉等经过肠道菌群发酵产生的短链脂肪酸(SCFA)在肠道方面促进肠上皮细胞分泌5-HT，调节宿主免疫反应和上皮细胞生长，促进中枢神经系统和周围神经系统的功能，具有预防肠炎、促进结肠稳态和健康的作用。对于中枢神经系统免疫也发挥重要作用，SCFA能促进小脑胶质细胞的发育和生长，增强大脑免疫防御功能（小脑胶质细胞是中枢神经系统中最重要的免疫屏障）。

不仅如此，肠道菌群还会影响大脑的发育和功能。在一项研究中表明：幼年时期肠道菌群的减少对成年后认知、情绪和行为均有影响。宿主和微生物群之间的相互作用发生在神经发育的一个重要窗口，即生命早期。机体中多巴胺能和5-HT能神经递质水平的升高会使突触生成增加，这有助于改变运功和探究行为。肠道菌群可通过影响5-HT和BDNF（脑性神经营养因子）等神经递质水平的波动，直接影响大脑各区域功能，进而引起行为上的改变。肠道菌群的稳态对大脑的学习和记忆功能至关重要。而使用益生菌制剂处理也可避免学习和记忆功能的损害。

以上是肠道菌群对大脑的影响，同时大脑也会对肠道菌群的结构和多样性产生影响。研究发现，母婴分离给幼体造成一定的精神压力，诱导系统细胞因子增多进而诱导下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA）产生过度反应，增加肠道的通透性，并使肠道菌落的群落组成发生变化，消化道对炎症刺激的敏感性升高。一些不愉快的体验如反复经历痛苦的过程、新生儿重症监护室环境、炎症、、母婴分离等均会影响新生儿肠道菌群的组成。相反，若是给予满足的体验如母体和幼体之间的肌肤接触、止痛和减压处理等可减轻幼体的压力性反应，改善大脑发育成熟度和神经发育的结局。

紧张、焦虑等心理因素使得大脑产生并释放神经递质引起肠道的生理变化。肠易激综合征（IBS）是目前最为普遍的功能性胃肠病，主要变现在持续或间歇性的腹痛、腹胀、排便习惯和大便形状发生改变，但无肠道病理性改变。5-HT信号系统异常功能可能与IBS的病理生理改变相关，5-HT信号系统异常可导致胃肠动力及分泌功能异常、内脏高敏感性。

许多研究表明可通过益生元和益生菌配方调节GBA来缓解症状，治疗疾病。

在四川大学一片综述中表明：睡眠障碍可与胃肠道疾病相互影响，其机制可能与脑肠轴有关。失眠患者中，伴随着胃肠道功能异常的比例最大，并且胃肠道疾病的患者比健康人更容易发生失眠，如功能性消化不良、胃食管返流病和肠易激综合征，相反，失眠也会增加胃肠道疾病的发病风险。肠道菌群的失调也可能是抑郁症和阿尔兹海默症等精神疾病的病因。