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腸道炎會導致憂鬱症?——淺談體內的腸腦軸線,揭露腸道菌的「腦控」機制!

Curious曉白_96
・2021/12/08 ・3873字 ・閱讀時間約 8 分鐘

憂鬱症及焦慮症是現代社會中常見的精神疾病,導致這些疾病的主因,不外乎聯想到大腦中結構或傳導物質發生異常,以及受到外在因素的刺激(例如家庭突發重大變故、失業、失戀等)。但其實,腸道也是造成這些疾病的兇手之一喔!阿可是……腸道和大腦位置相差這麼遠,怎麼導致疾病?腸道菌還在當中摻一咖?好奇嗎?那就把你的眼球留下來,看完以下各種酷研究吧!

2月14日, loungeroom, 不快樂 的 免費圖庫相片
研究指出,低落的情緒可能是因為腸道菌群在作怪。圖/Pexels

腸道是「第二個大腦」

眾所皆知,大腦的神經細胞數排名第一多(成千上億個),那麼誰是第二名呢?答案是,腸道神經系統(Enteric Nervous System,ENS),想不到吧!這個神經系統的成員包含食道、胃、小腸、大腸裡裡外外的神經網絡,神經細胞數量甚至多於脊髓(脊髓有約一億個神經細胞),而且還不用聽從大腦這個總指揮官的命令,就可以獨立運作。

早在哺乳動物胚胎發育神經系統時期,腸和腦就是從同一個組織——神經脊(neural crest)發育而來的,神經脊分成頭、尾兩側,它的前驅細胞往尾側走,漸漸發育成所謂的腸道神經系統(也稱腹腦),剩下頭側就發育成中樞神經系統(大腦)。

所以別以為你的大腦和腸子是遠房親戚喔,他們其實是兄弟姊妹(?),那他們有聯繫彼此的方式嗎?ㄟˊ還真的有,叫作腸-腦軸線(gut-brain axis),這個線有什麼特別之處?它影響了人體什麼功能?且聽以下說明。

腸-腦軸線是什麼?

腸-腦軸線(gut-brain axis)是腸道與大腦溝通的雙向聯繫管道,但事實上參與此管道的調控者不只有腸子和大腦,裡面還包含各種微生物群(尤其是腸道菌)及肝臟,所以準確來說是菌-腸-肝-腦軸線(microbiota-gut-liver-brain axis)。

腸—腦軸線是消化道與大腦功能及發展之間的關係。圖/WIKIPEDIA

如果這條線堪比四通八達的高速公路,這條高速公路可說是連接許多「道路系統」,包含中樞的神經、內分泌、免疫系統,其中也涵蓋負責調節壓力的下視丘-垂體-腎上腺軸(Hypothalamus-Pituitary-Adrenocortical Axis, HPA Axis),沿著高速公路往下走,連接了自律神經系統(交感、副交感、腸神經系統)。

這條高速公路真的是全身走透透,也代表它會影響超多層面的生理機制,許多疾病都跟它搭上線,尤其近年研究發現菌-腸-肝-腦軸線跟精神疾病有著密切連結。如果覺得這個關係太複雜(貴圈太亂),那我們就用以下研究者的角度來理清此網絡調控者們之間的愛恨糾葛吧!

腸道炎如何讓大腦「炎上」?

2021 年 10 月一篇在《科學》 (Science)期刊發表的一篇研究正熱烈探討腸道發炎導致憂鬱、焦慮症的分子調控機制,起初 Simona Lodato 及 Maria Rescigno 等學者們觀察過去研究 [1],發現在加拿大曼尼托巴大學的發炎性腸道疾病患者資料庫(University of Manitoba inflammatory bowel disease database)中,發炎性腸道疾病(Inflammatory bowel disease,IBD,包含潰瘍性腸炎及克隆氏症)患者群中約 4 成的患者出現精神疾病,尤其是焦慮症、憂鬱症及認知能力下降。這不禁讓這群學者們開始好奇,腸道發炎是否會導致這些精神疾病?

基因、飲食、睡眠品質、感染、環境毒物與黏膜免疫都可能影響腸道機能,進而影響到大腦的神經系統。圖/WIKIPEDIA

從研究結果發現 [2],潰瘍性腸炎的患者們及模擬此一疾病的小鼠們都有受損的腸道血管屏障(gut vascular barrier, GVB),腸道血管屏障可說是連結腸道和肝臟的門衛,負責過濾人體攝取的營養物質,將造成威脅的細菌拒之門外,一旦它壞掉了,便會門戶大開,而在腸道中的外來入侵菌及被召集的免疫細胞軍團們,以及它們所造成發炎反應,便會直搗肝臟,戰火甚至還擴及到了大腦。

不過,大腦內部可不是閒雜人等可以過去的,當腸道發炎時,體內會產生 Wnt/β-catenin 信號提前為大腦通風報信,並關起連接大腦與身體的大門-腦脈絡叢的血管屏障(vascular barrier in the brain choroid plexus, 以下簡稱 PVB),在正常狀態下,這道門是允許 70 kDa 的大分子進入大腦以便大腦能與身體其他地方互通訊息,但基於保護大腦,這道門關閉了!

雖然大腦懂得保護自己是好事,不過相對來講,這一反常態的舉動也造成了後續的損傷。從小鼠實驗的結果來看,關閉 PVB 的小鼠組別相較於正常開啟 PVB 的小鼠組別,他們所表現出的焦慮行為較高,甚至還會產生短期記憶受損。

以上,都是從「現象觀察」至「整體機制」的探討,但是,造成這一切的主使者究竟是誰?把主使者揪出來能改善這一切嗎?好奇的話,就繼續給它看下去!

區區腸道菌,竟可操縱大腦主控權?

我們都知道腸道菌大致分成好菌及壞菌兩種,好菌讓你擁有好的代謝及吸收營養的能力,壞菌讓你便秘、拉肚子樣樣來。不過,這些菌不只掌管消化,他們也會左右人的大腦喔!國立成功大學生理學科暨研究所的吳偉立教授所帶領的研究團隊,也在 ⟪自然⟫(Nature)期刊中發表了一篇關於腸道菌透過調控腦神經元影響社交行為的研究 [3]

他們發現,無論是無菌鼠還是吃了廣效性抗生素的小鼠,當遇到陌生鼠時,他們與陌生鼠的社交互動能力都較一般小鼠低,暗示著微生物菌群可能會影響小鼠的社交能力。

大腦可以透過迷走神經傳遞訊息物質給腸道,腸道也能透過循環系統傳遞物質給大腦。圖/WIKIPEDIA

此外,將小鼠的腸道菌移除會活化其特定腦區活動,而這些腦區都與社交能力的反應有關。同時,他們體內的皮質酮 (corticosterone)也較一般小鼠高。上文提及腸-腦軸線涵蓋了下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA Axis),皮質酮 (corticosterone)就是當哺乳類動物感受到壓力時,腎上腺皮質所產生的激素,適量的皮質酮有助於身體在壓力下回復平衡,但是過多的皮質酮就會造成憂鬱症及創傷後心理壓力緊張綜合症等精神疾病。

更值得注意的是,特定的腸道菌群例如糞腸球菌(Enterococcus faecalis)居然能使服用廣效性抗生素的小鼠體內過量的皮質酮恢復至正常水平,甚至恢復社交能力。可見腸道菌的威力不容小覷阿~

除了吳教授的研究,密西根州立大學的神經學家 Rebecca Knickmeyer 也發現,嬰兒體內的腸道菌群差異會影響他們對於新事物感到恐懼的反應 [4, 5]。恐懼,是人類感受到威脅時所產生出來最直覺的反應,也算是一種警戒、自我保護的表現,但是過度的恐懼就會繁衍成焦慮及憂鬱。

因此學者們想以恐懼反應為指標,測試這些未經世事的嬰兒們在遇到一系列的萬聖節面具時所產生出來的反應,包含臉部表情、聲音、肢體動作、驚嚇反應等都是評分依據。從研究結果發現,整體腸道菌群失衡(某些特定菌種雄霸一方)的嬰兒跟腸道菌群平衡的嬰兒相比,較易表現出對面具的恐懼感。

特別的是,學者們還仔細分析出這些嬰兒中的特定腸道菌的數量會決定恐懼反應的產生。例如降低擬桿菌 (Bacteroides),增加韋榮氏球菌(Veillonella)、戴阿利斯特桿菌(Dialister)、雙歧桿菌 (Bifidobacterium)、乳酸桿菌 (Lactobacillus)及一種未命名的梭菌屬(Clostridiales)的數量都會增加恐懼反應,可見腸道菌的幫派之間也足以搶佔人體的精神主控權。

特定的腸道菌相會加強嬰兒的恐懼反應,可見人類的情緒並不完全由腦內環境決定。圖/Pexels

揭開精神疾病與腸道的秘密連結

綜觀上述研究,相信大家都發現無論從分子調控、生理學、行為學來看,腸道菌群的種類會默默影響著人的精神狀態,而且搭上腸-腦軸這條高速公路,要控制大腦就並非難事啦!所以這也就是所謂蝴蝶效應,可謂牽一「菌」而動全身。

既然腸道菌會影響憂鬱、焦慮症,那麼將來可望透過改善體內腸道菌種來治療精神疾病嗎?一篇發表在《英國醫學期刊》(British Medical Journal)的研究 [6] 確實發現透過攝取食物所產生的益生菌能緩解憂鬱和恐慌症症狀,因此未來是否能研發出一種「百憂解」的治療性腸道菌,嗨呀~值得期待一波啦~

參考資料

  1. Bernstein, C N et al. “The prevalence of extraintestinal diseases in inflammatory bowel disease: a population-based study.The American journal of gastroenterology vol. 96,4 (2001): 1116-22. doi:10.1111/j.1572-0241.2001.03756.x
  2. Carloni, Sara et al. “Identification of a choroid plexus vascular barrier closing during intestinal inflammation.Science (New York, N.Y.) vol. 374,6566 (2021): 439-448. doi:10.1126/science.abc6108
  3. Wu, Wei-Li et al. “Microbiota regulate social behaviour via stress response neurons in the brain.Nature vol. 595,7867 (2021): 409-414. doi:10.1038/s41586-021-03669-y
  4. Carlson, Alexander L et al. “Infant gut microbiome composition is associated with non-social fear behavior in a pilot study.Nature communications vol. 12,1 3294. 2 Jun. 2021, doi:10.1038/s41467-021-23281-y
  5. Fear Response in Babies May Be Shaped by Their Gut Microbiome, Study Reveals
  6. Noonan, Sanjay et al. “Food & mood: a review of supplementary prebiotic and probiotic interventions in the treatment of anxiety and depression in adults.BMJ nutrition, prevention & health vol. 3,2 351-362. 6 Jul. 2020, doi:10.1136/bmjnph-2019-000053
  7. 「腸道菌透過腦部神經元調控社交行為」之專家意見- 台灣科技媒體中心
  8. 腸腦軸線:連接您的大腦和微生物群
  9. 腸-腦軸線 (The Gut-Brain Axis):身體裡的第二個大腦?!
  10. 腸道是第二大腦、腸神經系統、腸道菌叢
  11. 菌腦腸軸| 腸道菌如何控制你的大腦與情緒
  12. 腸道竟是你第二大腦七個令人驚奇的事實
  13. 蝴蝶效應:腸道微生物透過腸-腦軸影響焦慮或憂鬱情緒

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Curious曉白_96
12 篇文章 ・ 5 位粉絲
對於科學新知充滿好奇心,對於一切新知都想通曉明白,期許自己有一天能成為有所貢獻於社會的曉曉科學家!


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提早部署「免疫負債」!接種流感疫苗,有助於降低新冠肺炎死亡率

careonline_96
・2022/01/20 ・2436字 ・閱讀時間約 5 分鐘
接種流感疫苗,有助降低新冠肺炎死亡率,感染科醫師圖解說明

新冠肺炎 COVID-19 疫情是大家高度關注的問題,不過流感病毒可沒有沉寂,流感會不會出現大反撲,是目前全世界都很關心的議題。臺大兒童醫院黃立民院長表示,流感疫情與邊境管制措施有關,隨著政策的調整,流感再流行的機會相當大。因為已經兩年沒有流行,加上監視結果顯示,流感病毒株已經改變,所以當流感疫情升溫,可能出現大流行。

大家常聽到的「免疫負債」意思就是說,大家為了預防新冠肺炎 COVID-19,所以會戴口罩、勤洗手、保持距離,使得呼吸道感染、腸胃道感染的機會降低,因此一些本來容易得到的傳染病,例如流感、腸病毒等在這兩年都少了許多。黃立民醫師解釋,造成的結果就是,一旦解除防疫限制,民眾開始不戴口罩、洗手頻率減少、社交距離拉近,其他病毒就會開始流行。由於已經連續兩年都較少人感染,可以感染的人數就會變多,這個時候就容易爆發流行,把過去兩年沒有爆發的流行補回來,所以叫做「免疫負債」,像是還債的概念。

「包括法國、紐西蘭,都有觀察到這個現象,一開放邊界,就馬上大爆發」黃立民醫師提醒,「要解決免疫負債,就是要大家趕緊去打疫苗。冬天需要施打的呼吸道疾病疫苗,最強調的還是流感疫苗。」

流行性感冒病毒(Influenza virus)是經由飛沫傳染,感染者的鼻咽部、口腔、還有呼吸道都有病毒,在講話、咳嗽、打噴嚏時,會把病毒噴到環境裡,黃立民醫師說,如果距離一到兩公尺之內,就有機會被飛沫噴到而感染;另外一個模式,叫做媒介物傳染,感染者會污染他的物品,例如杯子、桌面、門把等,如果有人進入這些環境,就可能碰觸病毒而遭到感染。我們生活在城市裡,流感患者可能搭捷運、進餐館,所以扶手、椅子、桌子都可能有病毒,這種傳染模式在大城市相當常見。

流感症狀較嚴重,不同於一般感冒

呼吸道感染可分成兩種,一種叫做一般感冒,一種叫做類流感,黃立民醫師解釋,一般感冒比較輕微,類流感會比較嚴重。類流感的定義,第一個是發燒,第二個是有呼吸道症狀,比如說咳嗽、流鼻水、喉嚨痛等。

類流感跟一般感冒最大的差別就是發燒,成年人得到一般感冒通常不會發燒,如果發燒了,代表狀況比較嚴重,黃立民醫師說,台灣的類流感通常都會伴隨著一些比較不舒服的表現,包括畏寒發燒、全身痠痛、倦怠感、劇烈頭痛、腰酸背痛,這些都是流感的典型症狀。

流感不同於一般感冒

流感除了讓人全身很不舒服外,還可能出現嚴重併發症,黃立民醫師說,流感病毒會跑到肺部引起肺炎、跑到心臟造成心肌炎、跑到腦部造成腦炎,其中最常見是肺炎。流感病毒還可能引起繼發性細菌感染,例如在感染肺部以後出現細菌感染。

「由於流感病毒會攻擊我們的組織,造成全身發炎,進而導致患者原有的慢性病惡化」黃立民醫師說,「例如心臟冠狀動脈本來塞了 75%,得到流感之後可能就會塞到 95%,導致心肌梗塞。無論是慢性心臟病、高血壓、糖尿病、慢性腎臟、肝臟疾病,都可能會惡化,甚至導致死亡。」

預先部屬,預防流感

預防流感就跟預防新冠肺炎 COVID-19 一樣,要戴口罩、勤洗手、保持社交距離,減少接觸病毒的機會,黃立民醫師說,另一方面可以在每年冬天施打流感疫苗,提升身體的保護力。因為流感病毒會突變,每一年流行的病毒株都不太一樣,而且流感疫苗的保護力持續時間較短,一般認為大概三、四個月之後效果就漸漸變差了,所以每年需要重新施打。

預先部屬,預防流感

呼吸道感染發生時常常是兩、三種病原體一起感染,黃立民醫師說,隨著檢驗工具的進步,我們會發現很多人並非只有一種細菌或病毒,而是多重感染。研究發現,新冠肺炎患者亦會同時找到兩種病原,流感與新冠肺炎可能同時感染,而且病情還會加重。

「研究指出,施打過流感疫苗,比較不會被診斷新冠肺炎 COVID-19;而且如果不幸得到新冠肺炎,死亡率也會降低。」黃立民醫師解釋,「因為很多新冠肺炎屬於輕症,如果患者單獨得到新冠肺炎,症狀可能不甚嚴重,而不會就醫。但如果同時得到新冠肺炎和流感,症狀比較嚴重使就醫機率高,也就較容易被診斷出來。」

其實不只流感病毒、新冠肺炎,呼吸道本來就是一個開放的環境,還有多種細菌、病毒都混在裡面,同時遭到兩、三種感染,是很常有的狀況。因此建議可同時接種呼吸道疾病疫苗,例如流感疫苗、百日咳疫苗、肺炎鏈球菌疫苗等,都可降低新冠肺炎死亡率約兩成至三成。

貼心小提醒

五十歲以上,或者是有慢性病,例如心臟病、肝病、癌症、或是服用免疫抑制劑的患者,得到流感時出現重症的機會較高,一定要記得施打流感疫苗,提高保護力。另外,家人之間的傳播是流感病毒很重要的傳染模式,學生是傳播流感病毒的重要族群,所以也需要施打流感疫苗。

黃立民醫師強調,接種疫苗後需要一段時間身體才能產生保護力,建議大家要在流感疫情升溫前趕快施打疫苗!

careonline_96
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