益生菌改善心理健康，神經活性物質是法寶之一

相信很多人都經歷過肚子難受時的那種忐忑不安，關於腸子和腦子之間存在聯繫對於很多人來說已經不是什麼新鮮事。腸子和腦子，一個住在「樓下」，一個住在「樓上」，它們是怎麼聯繫在一起的呢？其中之一就是通過神經活性物質，腸道微生物可以產生神經生化物質，也可以識別自身所產生的或來自宿主內部的神經生化物質。腸子和腦子就像上下鋪的兄弟，它們的關係鐵著呢！

現在，科學家們已經開始嘗試使用益生菌來改善我們的大腦功能和行為。益生菌產生的神經生化物質可能通過神經免疫介導機制對宿主的免疫能力產生影響，也可能通過神經行為機制對宿主的行為產生影響。益生菌分泌的神經生化物質也可以影響鄰近的微生物群落，進而影響宿主的生理。此外，宿主產生的神經生化物質被分泌到腸腔內，也可以影響益生菌的生長，比如，生物胺去甲腎上腺素可以增加某些益生菌的生長。因此，益生菌能夠發揮有益於心理健康的作用，可能部分與它們能夠產生神經活性物質有關，比如γ-氨基丁酸和5-羥色胺。

微生物可以產生與哺乳動物中發現的完全相同的神經生化物質，這似乎令人吃驚；然而，通常被認為是脊椎動物特有的神經生化物質及其同源受體，實際上廣泛分布於自然界，從細菌到植物和昆蟲中都有。大量文獻記載，在正常的植物生理學中，從花粉萌發到刺激開花的過程中，都存在被認為是哺乳動物特有的神經生化物質。例如，植物的應激反應，比如西紅柿和土豆，涉及到與哺乳動物應激反應相同的兒茶酚胺的產生。除了在植物中被發現，神經生化物質比如去甲腎上腺素也在昆蟲和魚類中被發現。

從植物到昆蟲再到脊椎動物，這種廣泛存在於自然界的現象也存在於微生物中，包括原核的和真核的。從微生物中分離出的神經生化物質已被證明在哺乳動物細胞中也具有生物活性，包括5-羥色胺、組胺、兒茶酚胺（如去甲腎上腺素和多巴胺）、胍丁胺、促腎上腺皮質激素、生長激素抑制素、黃體酮和γ-氨基丁酸。幾十年來，科學家們一直在爭論微生物中的這些神經生化物質的重要性，最廣泛接受的是微生物使用這些物質作為細菌間交流的一種形式。確實，研究表明，細菌群落的生長需要單個細菌功能的高度專業化，這可能需要某種形式的細菌間交流來實現這一目標。

鑒於此，益生菌可以作為一種「神經遞質傳遞載體」，具有治療或管理行為和其它病理生理條件的潛力。許多精神藥物以及其它用於治療非行為問題的藥物，本身就代表了神經生化物質或者其類似物。因此，那些能夠產生神經生化物質的活性微生物也可以被歸類為「神經生化藥物傳遞載體」，它們與那些藥丸為基礎的同類產品是沒有什麼不同的。雖然益生菌定義的是活性微生物，然而，那些在生產或攝入過程中不能存活的益生菌仍然可以作為神經生化物質的傳遞載體，因為它們的細胞結構中可以包含神經生化物質，可能在它們被其它微生物或宿主的消化系統破壞後釋放出來。因此，活菌或死菌可能同樣有效。有的研究甚至對是否需要補充活菌也提出了挑戰，研究表明，在結腸運動方面，益生菌發酵後的上清液就足以達到與益生菌本身相同的結果。益生菌中存在或產生的神經生化物質的數量很可能足以影響腸道局部免疫和神經生理過程，因為免疫細胞和神經細胞可以對極微量的神經生化物質迅速做出反應，比如γ-氨基丁酸。因此，益生菌所遞送的神經生化物質可能代表了在攝入時細菌內所含的神經化學物質的量，或者是進入胃腸道內所產生的活性神經生化物質的量。因此，當一種神經生化物質被遞送到一個特定的解剖部位時，這個解剖部位的各種細胞過程都會受到影響；含有或產生神經生化物質的益生菌本質上是可以被看作是神經活性物質的傳遞載體的。

產生神經活性物質的益生菌

大腸桿菌

大腸桿菌中最著名的一株益生菌是大腸桿菌Nissle 1917。大腸桿菌Nissle 1917最初是在第一次世界大戰期間被分離出來的，在過去的幾十年中，大腸桿菌Nissle 1917被廣泛用於各種胃腸道疾病的治療，表現出不同的療效。大腸桿菌Nissle 1917也被證明可以增強新生兒的免疫反應能力。大腸桿菌也被證明具有產生生物胺多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素的能力；各種大腸桿菌中也發現其它神經生化物質，比如5-羥色胺的產生。1972年，科學家首次報道大腸桿菌K-12可以利用γ-氨基丁酸作為唯一氮源，所以細菌為了自身的利益，可以利用與哺乳動物神經系統普遍相關的神經生化物質。這也表明，如果一個細菌可以利用一種特殊的物質，它也可能有能力產生它們。初步研究數據表明，大腸桿菌Nissle 1917能夠產生多種神經生化物質，包括γ-氨基丁酸和胍丁胺。γ-氨基丁酸的商業化生產就是通過通過一種表達大腸桿菌谷氨酸脫羧酶基因的重組細菌來實現的。

乳酸菌

乳酸菌是最早被證明能夠產生大量神經生化物質的益生菌，比如乙醯膽鹼；乳酸菌也是公認的組胺產生者。研究表明，羅伊氏乳桿菌產生的組胺足以抑制TLR2受體激活的人類單核細胞系中炎症性細胞因子的產生。然而，由乳酸菌產生的研究最多的神經生化物質毫無疑問是γ-氨基丁酸。2012年的一項研究報道從人類腸道中分離的各種乳酸菌菌株具有利用谷氨酸鈉產生γ-氨基丁酸的驚人能力，非常值得注意的是，在這項研究中的一株短乳桿菌菌株能夠在厭氧發酵過程中將谷氨酸鈉100%轉化為γ-氨基丁酸。

食品研究人員利用乳酸菌大量產生γ-氨基丁酸的能力來製造各種功能性食品。一項研究利用產γ-氨基丁酸的乳酸菌菌株發酵生產了富含γ-氨基丁酸的黑豆漿，然後將其飼餵給大鼠，進行強迫游泳試驗，以評估其抑鬱樣行為。結果發現，富含γ-氨基丁酸的黑豆漿能顯著減少大鼠在強迫游泳試驗中的不動時間，效果與抗抑鬱葯氟西汀一樣。這項研究提供了一些有啟發性的證據，證明提供一種伽馬氨基丁酸分泌的益生菌可以產生與使用富含益生菌來源的神經化學物質的功能性食品所觀察到的相似的效果。在另一項研究中，口服鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)減少小鼠焦慮和抑鬱行為的能力與大腦中GABA受體表達的中樞變化有關。或許，我們利用產γ-氨基丁酸的益生菌也可以獲得與富含益生菌產生的神經生化物質的功能性食品類似的效果。另一項研究發現，口服補充鼠李糖乳桿菌減少小鼠焦慮和抑鬱樣行為的能力與大腦特定腦區γ-氨基丁酸受體表達的變化有關。當迷走神經切斷時，這些變化就消失了。這表明，在補充鼠李糖乳桿菌的小鼠中，從腸道到大腦的神經信號在行為改變中發揮作用。

酵母菌

酵母菌也擁有產生神經生化物質的生化機制。例如，釀酒酵母在釀酒過程中可以產生褪黑素。此外，多巴胺和5-羥色胺也能夠促進釀酒酵母的生長。

其它細菌

除此以外，其它一些細菌也可以產生神經生化物質。其中包括雙歧桿菌，它可以產生γ-氨基丁酸；芽孢桿菌和鏈球菌可以產生兒茶酚胺多巴胺。

總之，益生菌可通過產生神經活性物質影響微生物-腸-腦軸，這為影響宿主的生理和行為提供了相當大的機會，這可能會影響宿主的健康和某些疾病狀態的病理生理學。我們可以根據益生菌產生神經生化物質的能力選擇合適的益生菌，並考慮益生菌產生特定神經生化物質所需的底物和輔酶因子的膳食供應，來達到改善或治療神經精神疾病的目的。

圖片均來自網路

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