無法消除恐懼？Nature發現腸道菌與大腦間更多的神秘聯系

　　腸道，也被稱為“第二大腦”。研究人員對它研究得越多，就發現腸道微生物與大腦之間的聯系越多。腸道細菌似乎會影響從抑郁癥到自閉癥的所有疾病。近日發表在《Nature》上一項有關小鼠如何克服恐懼的研究開始揭示出更多關于腸道與大腦之間的神秘聯系。該研究對飲食、感染和生活方式如何影響我們的大腦健康，以及對神經精神疾病易感性的理解具有影響。

　　這項研究使用了經典的巴甫洛夫實驗：在播放某種音調時電擊小鼠的腳，然后小鼠會很快學會將噪音與疼痛聯系起來——只要聽到這種聲音就會縮腳。但是這種聯系不會永遠持續下去。在幾次聽到聲音卻沒有被電擊后，小鼠就會忘記這種關聯，聲音將變得無效。這種“遺忘”對人類來說也很重要。例如，那些患有慢性焦慮和創傷后應激障礙的人，正是這種能力受損。

　　美國康奈爾大學威爾康奈爾醫學院的免疫學家和微生物學家David Artis想確定腸道細菌是否在學習和遺忘反應中起作用。為此，他和他的研究團隊對小鼠使用抗生素，以徹底清除其腸道內的細菌，改變它們的微生物組。然后，研究人員播放一個音調后立即對小鼠進行電擊，并進行多次重復。

　　所有的小鼠很快就學會了將聲音與疼痛聯系起來，當它們再次聽到聲音時就會發抖。研究團隊稱，具有正常微生物組的小鼠最終忘記了這種聯系——三天后，大多數正常小鼠不會再受聲音的影響，而經抗生素處理的小鼠仍然有反應。

　　在另一組實驗中，研究人員觀察了小鼠的解剖大腦，研究了單個腦細胞的基因活性和形態。他們發現經抗生素處理的小鼠與正常小鼠之間的差異涉及被稱為前額葉皮層的大腦內側區域。該區域的某些所謂的興奮性神經元似乎是關鍵，它們與學習和記憶有關。研究人員報告稱，當腸道微生物缺失時，這些神經元無法恰當地形成和吸收這些細胞外的樹突棘，它們有助于學習和遺忘。

　　該研究聯合通訊作者、精神病學助理教授的Conor Liston博士說：“小膠質細胞中基因表達的改變可能會破壞突觸的修剪，腦細胞之間的連接，干擾了通過學習本該正常形成的新連接。”

圖片來源：Nature

　　此外，該研究團隊還發現，腸道微生物產生的四種化學物質的數量發生了顯著變化，這可能有助于保持大腦中與恐懼遺忘相關的區域形態。無菌小鼠產生的這些化學物質則少得多，而且這四種化學物質中的兩種與精神分裂癥和自閉癥等神經精神疾病有關，這表明大腦與微生物之間的聯系可能與這些疾病有關。

　　康奈爾大學化學和化學生物學系教授Frank Schroeder博士說：“大腦化學本質上決定了我們對環境的感受和反應，越來越多證據表明，來自腸道微生物的化學物質起著重要作用。”

　　接下來，研究人員將嘗試在小鼠出生后的不同時期恢復其腸道微生物組，以扭轉其學習問題。

　　Liston說：“我們很驚訝可以挽救無菌小鼠的學習缺陷，但前提是我們要在其出生后立即進行干預。這表明腸道微生物組信號在生命早期是必需的。這是一個有趣的發現，因為許多與自身免疫疾病相關的精神疾病都與早期大腦發育過程中的問題有關。”

　　Artis說：“腸-腦軸影響著每一個人，每一天的生命。我們開始更多地了解腸道如何影響各種如自閉癥、帕金森氏癥、創傷后應激障礙和抑郁癥的疾病。我們的研究為理解這些機制是如何運作的提供了新的思路。”

　　斯德哥爾摩Karolinska研究所的實驗生物學家Sven Pettersson說：“無論如何，這篇論文引領了該領域的發展方向。人們對腸-腦連接非常感興趣，而且很少有研究探討它們如何工作。這是一個充滿現象學且令人興奮的領域，這項研究的發表對該領域很有幫助。”