平衡的肠道菌群可以促进宿主的身心健康,而肠道菌群失调则可能引发肠-脑疾病(如肠易激综合征、炎性肠道疾病和肝性脑病)和中枢神经系统疾病(如多发性硬化症、阿尔兹海默症和自闭症等).深入了解肠道菌群对宿主行为的影响,有助于更好地理解肠易激综合征和多发性硬化症等的发病机理,并认识到调节和恢复正常肠道菌群的安全有效措施(补充益生菌)是治疗精神心理疾病的重要组成部分.

关键词肠道菌群肠-脑轴焦虑

抑郁认知

肠道菌群数量众多、种类丰富,广泛参与多种生理活动,对人类的健康至关重要[1~4].在微生物学研究领域,研究人员早已发现肠道菌群能够调节肠道运动和分泌,分解食物中的大分子复合多糖,参与营养物质的消化和吸收,维持肠上皮屏障的完整性,促进并维护免疫系统的正常发育和活动等[5,6].在20世纪也许还很难想象肠道菌群和脑之间的联系,然而随着对肠道菌群调控功能了解的不断深入,研究者们发现,肠道菌群不仅调节肠道,还能影响脑的活动甚至行为.肠道菌群调控脑和行为的研究成果来自于多个方面,包括肠道神经系统[7]、神经影像学[8]、肠道菌群和宿主的相互作用[9,10],以及肠道菌群-肠-脑轴[11~13].这些研究结果表明,肠道菌群通过肠-脑轴影响脑和行为.肠-脑轴是肠和脑之间的信息交流系统,由免疫、迷走神经和神经内分泌途径构成[14,15].

相关的动物研究则提供了肠道菌群调控宿主行为的直接证据.目前调控肠道菌群的实验方法主要有无菌饲养、肠道病原菌感染、抗生素处理和服用益生菌.研究发现,与正常动物相比,肠道菌群发生改变的动物(无菌动物、肠道病原菌感染以及被抗生素和益生菌处理过的动物)在行为(焦虑、抑郁和认知行为等)和神经生化上发生了明显的改变[16~19].例如,无菌动物具有过度的应激反应、空间记忆能力下降,以及相关脑区脑源性神经营养因子(BDNF)、5-HT和谷氨酸受体(NR)的表达异常[16,20];抗生素处理则增加了小鼠在明暗箱测试中的探索行为、减少了穿梭的潜伏期以及提高了海马和杏仁核中BDNF的水平[17];肠道柠檬酸杆菌感染会导致小鼠的焦虑行为和迷走神经节c-FOS蛋白表达的增加[21];益生菌鼠李糖乳杆菌可以改善应激小鼠的焦虑和抑郁行为,并恢复伽马氨基丁酸(GABA)A和GABAB受体在海马、下丘脑、杏仁核和前额叶的正常表达水平[19].

另一方面的证据来自于肠道菌群失调引发的疾病.首先,由于参与调控肠和脑的活动,肠道菌群失调可能导致肠-脑疾病.人类常见的肠-脑疾病包括肠易激综合征(IBS)、炎性肠道疾病(IBD)和肝性脑病(HE).这类疾病不仅具有明显的肠道症状(如排便异常、消化不良、腹痛、腹胀和肠道炎症等),同时还伴有焦虑、抑郁和认知功能减退等神经精神症状[22~26].已有大量的研究发现,肠-脑疾病患者的肠道菌群发生了显著改变[27~29],且肠道菌群失调会导致动物出现类似于人类的肠-脑疾病[30~32].此外,肠道菌群失调还可能导致中枢神经系统(CNS)疾病.相关研究发现,肠道菌群失调很可能是导致多发性硬化症、精神分裂、慢性疲劳综合征、阿尔兹海默症和帕金森症等的重要原因[33~36].因此,对于肠道菌群失调导致的心理和精神异常,调节和恢复正常肠道菌群的疗法可能更直接和安全有效.服用益生菌被认为是促进心理健康的潜在有效措施,因为它是肠道内的有益微生物,有利于改善胃肠道环境和维护肠道菌群平衡,常见的有乳酸菌和双歧杆菌.动物和临床研究的结果表明,益生菌能够降低焦虑和抑郁、提高认知能力,改善自闭症、多发性硬化症、阿尔兹海默症和帕金森症等,有益于人类的心理健康[19,34,35,37~41].

相对于其他领域的研究,肠道菌群调控行为的

研究尚处于起步阶段,但已经逐渐成为多个领域的研究热点.它的发展和壮大需要依赖神经科学、微生物学、心理学、胃肠病学、精神病学、免疫学和药理学等多个领域的合作.肠道菌群调控行为的研究拓展了我们对肠道菌群调控功能的了解,并提供了一个良好的机会去全面重新地认识情绪和行为的调控机制.随着研究的进展，以肠道菌群为靶点的益生菌干预可能在今后成为改善情绪和治疗精神疾病的安全有效的疗法.

1肠道菌群

肠道菌群数量众多、种类丰富,以人类为例,肠道内定植的细菌数量约为～,超过人体细胞总数的10倍,所编码的基因至少是人类基因组的倍[1,2,42].人类的编码基因大概有,在数量上远少于其他物种,比如水稻有个编码基因[43,44],这和我们人类在生理、情感以及行为上的复

杂性形成了鲜明对比,被称之为基因组的复杂性难题(genome-