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當幾篇神奇的論文出現在公眾視野中之後，一句神奇的順口就開始廣為流傳：遇事不決，量子力學；機制難尋，腸道菌群。
這句話是純粹的調侃還是確有其道理呢？
我們都知道，人體組成的最小單位是細胞，但是你可能不知道的是身體中微生物的數量要遠遠多於細胞。腸道內有成千上萬種微生物（不僅包括細菌，還包括病毒，真菌和古細菌），他們重約2公斤，而人的大腦也才1.4公斤重。這些微生物中有多達2000萬個基因，它們為我們提供了20,000個基因所無法比擬的基因組衝擊力。
腸道細菌可以以人體無法承受的方式製造和利用營養物質和其他分子，因此科學家便以此入手，尋找疾病治療的新途徑。大腦是最新的領域，但與腸道有著古老的聯繫。例如，古希臘人認為，當消化道產生過多的黑膽汁時，就會出現精神障礙。早在發現微生物之前，一些哲學家和醫生就認為大腦和腸道是塑造人類行為的夥伴。
5月8日，Elizabeth Pennisi在Science撰寫了一篇採訪Holobiome公司（世界上最大的人類腸道微生物集合之一）有關腸道菌群對未來治療，尤其是腦部疾病的影響。
在瓊脂平板上或其產品中生長的新分離出的細菌可以成為「精神藥物」
Holobiome自從成立僅5年以來，就創造了世界上最大的人類腸道微生物集合之一。雖無法確切說明菌群療法將採取何種形式，但是，針對性疾病包括抑鬱和失眠，以及便秘和內臟疼痛，如腸易激症候群的典型症狀（可能具有神經系統和腸道成分的疾病），該公司首席執行Phil Strandwitz頗有自信預測：「第一次人體試驗將在一年內開始。」他們希望從糞便提取出來的細菌能夠為抑鬱症以及其他大腦和神經系統疾病提供新的治療方法。
神經精神疾病的藥物開發已經落後了數十年，許多現有藥物並不能對所有患者有效，並且會引起不良副作用。越來越多的研究人員認為，基於微生物的治療方法或「精神藥物」是一種有前途的替代方法。正在研究腸道微生物與帕金森氏病之間的聯繫的流行病學家Natalia Palacios說：「這是一個非常年輕且令人興奮的領域，潛力巨大。」
Holobiome團隊正忙碌地進行微生物的培養，鑑定和測試工作
腸道菌群與腦部疾病的聯繫
腸易激綜合症患者心情容易低落，自閉症人群消化系統往往不太好，而帕金森氏症患者則容易便秘。
微生物學家Jeroen Raes和他的同事們在2019年4月Nature Microbiology中報導了抑鬱症患者存在兩種相同細菌的缺陷。他們發現患者服用抗生素後，腸道細菌會受到傷害，同時患者患抑鬱症風險增加，但服用抗病毒藥或抗真菌藥則不會。儘管機理尚不清楚，研究人員進行的動物研究證實了腸道微生物會影響大腦的觀點。
將患有帕金森氏症，精神分裂症，自閉症或抑鬱症患者的糞便移植到大鼠和小鼠後，動物經常會產生各種問題。相反，從健康人那裡獲得的糞便再進行移植後，會減輕這些動物的症狀。幼年小鼠中某些微生物的存在與否會影響小鼠成年後對壓力的反應方式，其他小鼠研究也指出微生物在神經系統發育中的作用。
腸道細菌影響大腦的可能途徑
研究人員發現了腸道微生物可能直接影響大腦的方式。1.有些可能會分泌通過血液流到大腦的信使分子。2.其他細菌可能會刺激迷走神經，迷走神經從大腦的底部一直延伸到腹部的器官。細菌可能通過最近發現的位於腸壁上的「neuropod」細胞將信號傳遞給迷走神經，從而感知其生化環境，包括微生物化合物。每個細胞都有一個長長的「腳」，向外延伸形成與附近神經細胞（包括迷走神經）的突觸狀連接。
此外，也可能存在間接聯繫。研究人員越來越多地將炎症視為抑鬱症和自閉症等疾病的關鍵因素。腸道細菌是正常免疫系統發育和維持的關鍵，研究表明，錯誤混合微生物會破壞該過程並促進炎症。微生物產品可能會影響腸內分泌細胞，腸內分泌細胞位於腸道內壁並釋放激素和其他肽。這些細胞中的一些可幫助調節消化並控制胰島素的產生，但它們還會釋放神經遞質5-羥色胺，後者從腸中逸出並遍及全身。
腸道細菌產生的GABA來控制大腦活動
微生物或人體自身的細胞可以將色氨酸轉化為血清素，這是一種與抑鬱症和其他精神疾病有關的神經遞質。 細胞還將色氨酸轉變為一種稱為犬尿氨酸的物質，該物質進一步反應形成對神經元有毒的產物。 Cryan表示，微生物組的變化可能會以損害心理健康的方式使這些物質的產生加速。 研究表明，抑鬱症患者更容易將色氨酸轉化為犬尿氨酸而不是5-羥色胺。
Trandwitz博士和他的同事分離出了一種細菌，該細菌無法在典型的培養基中存活，並且需要一種叫做γ-氨基丁酸（GABA）的胺基酸才能生長。GABA是一種神經遞質，可抑制大腦的神經活動，其失調與抑鬱症和其他精神健康問題有關。如果這種腸道微生物必須含有GABA，則一定存在製造GABA的其他微生物。而這樣的GABA生產者可能是精神疾病的罪魁禍首。Strandwitz及其同事在包括細菌桿菌在內的三類細菌中發現了該產生者。他們迅速申請了包裝這些細菌或其產品的專利，以治療患有抑鬱症或其他精神疾病的人。
在發表這些發現之前，該小組與康奈爾大學的研究人員合作，在《自然微生物學》中報告發現了產生GABA的細菌。他們對23名被診斷出患有抑鬱症的人進行了腦部掃描研究，發現，細菌桿菌較少的人在前額葉皮層有較強的過度活躍模式，一些研究人員認為這種行為與嚴重的抑鬱症有關。
全息生物學進一步發現該細菌在大鼠消化道中產生GABA，這可能會增加大腦中的GABA水平。微生物生態學家Jack Gilbert研究小組和Holobiome小組在產生GABA細菌的治療潛力中，都觀察到治療後大鼠對內臟疼痛表現出更強的耐受性，也許是因為這些細菌確實具有神經調節作用，GABA升高使大鼠平靜了。
但是理論上GABA太大，無法穿過血腦屏障進入大腦，相反，該分子可以通過迷走神經或腸內分泌細胞起作用。一些研究人員可能會質疑為什麼細菌比GABA藥物更有效。Strandwitz指出，這種細菌可能不僅僅是簡單地增強GABA，它們產生的分子可能會對大腦和身體產生其他影響，從而解決抑鬱症的其他症狀。
Stephen Skolnick正在測試細菌是否可以製造重要的神經遞質GABA
腸道菌群治療的前景
加州大學洛杉磯分校的生物學家Elaine Hsiao說： 「目睹微生物組腸腦領域的巨大發展，真是令人驚訝。 」與Strandwitz一樣，她也是一位狂熱者，曾幫助兩家公司開發了針對多種疾病的微生物療法，包括癲癇病和自閉症。
其他研究人員擔心商業的激進或影響科科研。Knight表示投資者看到了急切的機會，風險資本家正在資助初創公司開發幾乎所有基於微生物組的療法。但是並不是所有的方法都是「非常有前途，並有很多證據支持」。
微生物療法不一定能達到與常規藥物相同的功效標準。要作為藥物銷售，治療必須通過美國食品和藥物管理局（FDA）或在其他國家或地區的等效試驗，並通過臨床試驗證明其對特定疾病的有效性。迄今為止，大多數微生物組療法都以益生菌的形式銷售，至少在美國，其監管閾值較低，這是製造商可以做出的健康聲明的限制。Holobiome公司便正在開發這兩種類型的產品。
該領域也仍然面臨著許多科學問題。芝加哥伊利諾伊大學系統生殖生物學家Beatriz Pealver Bernabé說，除了許多研究的相關性以及關於動物研究能否轉化為人類的常見問題之外，人類微生物組還非常複雜。「我不認為這會是『一刀切』，我們需要為不同的人尋找特定的菌株和劑量。」她補充說，需要新的理論和模型來預測那些菌株將如何影響個體的特定微生物組。
儘管有障礙，Gavrish仍然相信她在厭氧室內生長的某些菌株將導致治療。她說，畢竟，腸道微生物與人腦之間的聯繫有著深厚的進化根源。「我相信我們可以利用腸道細菌一百萬年來傳遞的信息來幫助人們。」
原文連結：https://www.sciencemag.org/news/2020/05/meet-psychobiome-gut-bacteria-may-alter-how-you-think-feel-and-act#
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