过去的研究已经发现,肠道活动能够对大脑产生显著影响,反之亦然。
现在,一项针对小鼠的新研究解释了这种交流可能发生的部分机制:通过迷走神经,少量活菌从肠道直接进入大脑。
美国埃默里大学的研究人员使用了多种小鼠模型来诱发“肠漏症”状态,使细菌可能渗入全身循环——包括通过高脂饮食诱导动脉粥样硬化的小鼠,以及通过基因工程使其出现类似阿尔茨海默病和帕金森病症状的小鼠。
这种肠道损伤可能导致细菌渗入血液并引发感染,但研究人员发现,大脑中出现了与肠道微生物匹配的极少量细菌,而血液中却没有检测到。
无论肠道泄漏是由饮食还是疾病模型引起的,大脑中都发现了这些细菌。
并且血液似乎不是主要的迁移途径:进一步的测试表明,当迷走神经(从肠道到大脑的主要神经系统通路)被阻断时,大脑中细菌的存在显著减少,这表明这条神经可能充当了迁移路径。
研究人员在已发表的论文中写道:“这些数据揭示了一条从肠道到大脑的细菌易位轴,受环境(饮食)和遗传因素影响,需要进一步研究以确定这一现象是否也会在人类身上发生。”
细菌通过神经系统从肠道进入大脑的想法并非全新,但这项研究提供了迄今为止在小鼠身上最清晰的实验证据之一。
例如,在阿尔茨海默病去世者的大脑中,此前已发现过细菌的痕迹——但这与研究人员在活体动物中观察到的活菌变化不同。
当某些肠道微生物被转移到小鼠体内后,科学家后来在肠道和大脑中检测到了这些细菌,而身体其他部位却没有。
不过,需要注意一些局限性,除了这是一项小鼠研究而非人类研究之外。到达小鼠大脑的细菌数量极低,目前尚不清楚这些细菌是否足以引发炎症或疾病。
这是未来研究可以探讨的方向。过去的多项研究已经发现肠道炎症与神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)以及情绪障碍之间存在联系,但因果关系仍不明确。
更长远来看,甚至有可能通过靶向改变肠道微生物组的药物来治疗某些脑部疾病和精神健康问题,但首先需要建立明确的因果关系。
微生物学家大卫·韦斯(David Weiss)表示:“这项研究在转化医学方面最大的意义之一是,它表明神经系统疾病的发展可能始于肠道。这可能会将针对脑部疾病的新干预重点转向以肠道为治疗靶点。这种潜在的靶点解剖学转变可能对神经疾病患者从治疗中获益的方式产生不可思议的影响。”
科学家目前正在研究肠道与大脑之间可能相互交流的多种途径,包括通过免疫系统、神经系统以及多种生化反应。这项新研究表明,这种联系可能更为直接:在特定条件下,细菌会从一个部位迁移到另一个部位。
该研究的一个积极发现是,当高脂饮食的小鼠恢复正常饮食后,大脑中的细菌似乎降至可检测水平以下——这表明由此造成的损伤也可能通过修复肠道通透性而逆转。
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这再次提醒我们,身体不同部位之间是相互关联的,一个区域的问题会迅速对另一个区域产生不利影响。对于肠脑轴来说,这一点似乎尤其正确。
免疫学家阿拉什·格拉库伊(Arash Grakoui)表示:“这项研究强调了进一步研究饮食变化如何对人类行为和神经健康产生巨大影响的必要性。”
该研究已发表在《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)上。
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