感到不开心,可能是肠道里的细菌在“作祟”

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出品|网易科学人栏目组 王五人

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图片来源:TOMMASO79, DR-MICROBE/ISTOCKPHOTO; L. STEENBLIK HWANG

你可能没有注意到,但是你的肠道和大脑是不断沟通的。科学家们从啮齿类动物的研究中发现,肠道微生物与大脑间的对话可以产生一系列重要的、隐藏的影响。

Morris是一名神经学家,她在澳大利亚悉尼的新南威尔士大学工作。她准备举办派对,但这场快餐盛宴是为她实验室的老鼠准备的。在吃了几周它们能吃的所有垃圾食品后,Morris和她的同事通过一系列的任务对这些啮齿动物的学习和记忆的极限进行了测试。

Margaret Morris为她的老鼠喂食快餐食物。她发现,所谓的“垃圾食品”改变了它们的微生物群落,这会损害动物的记忆。图片来源:CATHYKEIFER/ISTOCKPHOTO

通过让老鼠吃下这些食物,Morris试图找出垃圾食品如何影响行为。她研究所谓的肠-脑轴,是大脑和肠道之间正在进行的对话。由于这种“喋喋不休”,我们的内脏以及生活在其中的微生物能够影响我们的思考和行为方式。反过来,我们的大脑也可以与我们的胃、肠以及其中的细菌“居民”交谈。

通过研究我们的肠道居民如何影响我们的大脑,Morris和其他科学家们试图找出你的饮食如何影响你。他们的结果可能有一天能让我们改变自己的感受和行为,所有这一切都与食物和微生物的正确组合有关。

从肠道到大脑

这并不奇怪,我们的大脑给我们的肠道发送信号来控制消化和其他任务。大脑通过迷走(VAY-gus)神经传递命令。这个长长的结构从大脑向下游走到肠道。一路上,它触及许多其他器官。迷走神经和激素都可以激发饥饿和饱腹感,他们也可以控制食物通过身体的速度。

胃、小肠和大肠从大脑得到信号。但是肠道不仅仅在聆听,它也会回话。图片来源:CHOMBOSAN/ISTOCKPHOTO

我们胃和肠中的微生物有助于分解食物。那些微生物排出了本身可以作为化学信使的废物。这些废物分子能够在整个身体其他部位触发一连串信号。

一些微生物间的相互交流促使胃壁细胞向免疫系统发送化学信息。这可以保护我们免受感染。一些微生物能够将分子信号射回迷走神经。其他微生物将信息、激素泵入血液中,然后它们将流入大脑。这些激素能够影响从记忆能力到情绪的一切。

科学家们以前并不知道肠道对大脑的回复。当他们开始深入研究大便中的微生物,肠道的作用开始出现。

“在20世纪60年代到70年代,我还是个学生,”微生物内分泌学家Mark Lyte说,“那时候谁会认为你早上拉的大便会成为热门话题?”

Lyte对肠道中可能会引起感染的微生物感兴趣。他立刻意识到一些肠道微生物在传递信息。那些信号由看起来非常熟悉的化学物组成。这些细菌产生了脑细胞相互沟通所需要的神经传递。

“这些物质与我们大脑里面用来交流的东西相同,”他说。他想知道,有没有可能细菌一直在与我们沟通?

当科学家学会聆听细菌喋喋不休时,他们发现他是对的。大脑和肠道来回不断地传递一系列的信息,比任何社交媒体都要多。Lyte说,这种和平的沟通是为了一个至关重要的目的。“你的肠道中有数万亿的虫子,你依靠它们来获取大量营养,它们也依靠你来维持自己,”他说,“它们需要与你交流,你也需要与它们沟通。”

肠胃问题

充满水果和蔬菜的肠道中的微生物与充满薯片、苏打水和其他垃圾食品的肠道不同。而那些不同的肠道微生物发送的信息也会对我们的大脑造成不同的影响。

于是就有了Morris的老鼠派对实验。

在吃了两周蛋糕、薯条等垃圾食品后,她的实验室老鼠接受了记忆测试。每只啮齿动物都会探索一个充满物体的空间。然后,在老鼠离开后,Morris和她的同事们移动了一些物体。第二天,他们把老鼠放回那个空间。如果老鼠注意到家具的变化,它会花更多的时间在移动的物体周围嗅探。

像这样的测试依赖于大脑中成为海马体的区域(每个脑中有两个)。这些区域对学习和记忆非常重要。但是在吃了几周垃圾食品之后,一只老鼠的海马体不再正常工作了。这些动物似乎不能像那些吃健康食物的老鼠那样能够意识到哪些物体被移动了。

这是科学家用来检测动物记忆的方法。大鼠(或小鼠)在有两个物体的空间中玩耍(这里用小盒子标记)。之后,它返回到同一个空间中,但其中一个物体被移动了。老鼠注意到了吗?

这可能是它们的肠道微生物造成的吗?

Morris和她的团队发现,吃快餐的老鼠的肠道微生物缺乏多样化。但是,当科学家给吃垃圾食品的动物喂食高剂量的肠道有益菌的混合物益生菌时,老鼠的肠道微生物多样性又回归了,它们的记忆也有所改善。

肠胃的感觉

我们肠道中的东西能够影响我们的大脑,我们的大脑也会影响我们的肠道。事实上,Lyte的团队已经证明,当老鼠经历压力时,它们的肠道微生物也会感到压力。

科学家将老鼠放进紧密的小管中以限制它们的运动。老鼠并不那么喜欢这个过程。它们在这种束缚测试中感受到的压力改变了它们肠道中某种细菌的比例。压力中老鼠的肠道微生物不像放松老鼠那样多样化。紧张焦虑状态中的动物的肠道也更容易受到致病菌的影响从而使老鼠生病。

宾夕法尼亚州费城儿童医院的神经科学家Jiah Pearson-Leary指出,社会压力可以改变肠道中居住的细菌。他通过“欺负”老鼠来观察这是如何影响它们的肠胃的。

老鼠是社交的动物,它们喜欢跟其他老鼠在一起,但它们不太喜欢新室友。所以当一只大老鼠独自“拥有”它自己的笼子时,它并不希望其他新来的老鼠进入。如果一只较小的老鼠愚蠢到接近它,那大的老鼠会打败它。当同一只老鼠经历一遍又一遍的欺凌时,它会变得非常紧张。一些被打败的老鼠甚至表现出抑郁的迹象。它们可能会避免与其他老鼠交往,甚至可能对可口的食物失去兴趣。

并不是所有的老鼠都以相同的方式应对压力。有些老鼠比其他老鼠能更好地处理压力,它们能够忍受更久的压力。Pearson-Leary已经证明,那些承受最大痛苦的老鼠与那些能够更好地应对压力的老鼠有着截然不同的肠道微生物。

Pearson-Leary从容易受到压力的老鼠中收集大便,并将其喂给没有压力的老鼠。(他注意到,老鼠经常吃对方的粪便,所以这并不太奇怪。)粪便中一般含有一些动物的肠道微生物。因此,无应激的老鼠也尝到了受压老鼠的肠道微生物的味道。“我们只是想看看有多少行为(可能)转移,”他解释道。

吃了受压老鼠的粪便后,以前“冷静”的老鼠现在面对欺凌更容易感到压力,它们也更快地表现出抑郁的行为。

原标题:Belly bacteria can shape mood and behavior

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