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鬱悶嗎?可能是你的腸道菌在作祟!

近年來,微生物群-腸-腦軸(microbiota-gut-brain axis)是非常熱門的議題,人體的組織裡共存了許多種微生物,而腸道菌的代謝物與精神健康之間的關係是最具爭議的,多數研究主要在動物身上進行實驗,人體研究較為稀少。近日,比利時魯汶大學 Jeroen Raes 教授帶領的研究團隊發表了第一個族群級的報告揭露腸道菌與精神健康之間的關係,研究指出部份的腸道菌可以產生神經活性化合物,進而影響大腦。論文發表在 2019 年 2 月 4 日的 Nature Microbiology。

腸道菌相和免疫系統皆會影響神經發育,神經退化性疾病還有精神疾病的發病機制或症狀表現。過去的研究指出神經,內分泌與免疫系統將腸道菌相與宿主的中樞神經系統連接起來。同時,腸道菌也參與調節中樞神經組織中駐留之免疫細胞的成熟和功能,這影響了周邊免疫細胞的活化與調節對神經炎症,腦損傷,自身免疫和神經發生的反應 [1]。

在小鼠進行的一些研究指出,腸道菌相會影響其行為模式,而在人體的小型研究發現,腸道菌相在抑鬱症患者中是有所改變的,因此 Jeroen Raes 與其研究團隊為了測試在大群體中的關係 [2],比對了過去的研究資料庫,意即將 1054 名比利時人的腸道菌組成做了分析 [3]。該組中有173人被診斷出患有抑鬱症或是生活質量較差,該團隊比較了他們與其他參與者的腸道菌組成差異。相較於生活質量較好者,抑鬱症病患的腸道菌組成中缺少兩種細菌群,Coprococcus Dialister。即使受測者的微生物群組受到了年齡,性別或抑鬱症藥物等因素影響,這個差異仍然存在。研究小組接著觀察了另一個以 1063 名荷蘭人為主的研究資料庫 [4],同樣的,此兩個菌種也消失在抑鬱症患者裡(包括 7 名嚴重臨床抑鬱症患者)。雖然這些證據尚且無法直接證明其因果關係,但此由三組研究人員所做的獨立研究成果暗示了腸道菌與精神狀態之間連接的機制。

為了找到腸道菌與情緒之間的關聯,研究團隊編列的一份 56 種物質的清單,這些物質參與神經活化物的產生或分解。他們發現,Coprococcus 可能與多巴胺(dopamine)的代謝產物有關,多巴胺的量直接影響了抑鬱症的病理症狀,儘管尚不清楚細菌是否會破壞神經傳導物質或其代謝物是否有自身獨特的功能,但研究團隊還發現 Coprococcus 會產生另一種稱為丁酸鹽(butyrate)的抗發炎物質,發炎反應的增加可能與抑鬱症發病有所關聯(抑鬱症與克隆氏症有高度關連性)。

截至今日,尚未有人能證明腸道菌化合物會直接影響大腦。雖然有數種假說被提出,其中一種論述是可能藉由迷走神經與腸內分泌細胞(enteroendocrine cell)將腸道與大腦連接起來[5]。未來,一旦確定腸道菌與腦之間連接的機制,將會引領另一波新療法的誕生。2019 年的今天,人類已經發展了各式各樣的技術來滿足對於精準醫療的需求,在未來的十年內可想見,基於微生物組的飲食療法與益生原的介入將成為健康照護的重要基礎 [6],帶領精準醫療走向下一個高峰。

腸道菌不僅影響如發炎性腸道疾病的功能性腸病,也會影響如抑鬱症的情緒障礙與如自閉症的神經發育障礙和代謝紊亂。(Dinan T.G., 2016)

參考文獻:

1       Fung, T. C., Olson, C. A., & Hsiao, E. Y. (2017). Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease. Nature neuroscience, 20(2), 145.
2       Valles-Colomer, M., Falony, G., Darzi, Y., Tigchelaar, E. F., Wang, J., Tito, R. Y., … & Claes, S. (2019). The neuroactive potential of the human gut microbiota in quality of life and depression. Nature microbiology, 1.
3       Falony, G., Joossens, M., Vieira-Silva, S., Wang, J., Darzi, Y., Faust, K., … & Tito, R. Y. (2016). Population-level analysis of gut microbiome variation. Science, 352(6285), 560-564.
4       Zhernakova, A., Kurilshikov, A., Bonder, M. J., Tigchelaar, E. F., Schirmer, M., Vatanen, T., … & Wang, J. (2016). Population-based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity. Science, 352(6285), 565-569.
5       Kaelberer, M. M., Buchanan, K. L., Klein, M. E., Barth, B. B., Montoya, M. M., Shen, X., & Bohórquez, D. V. (2018). A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction. Science, 361(6408), eaat5236.
6       Zmora, N., Soffer, E., & Elinav, E. (2019). Transforming medicine with the microbiome. Science translational medicine, 11(477), eaaw1815.

撰文|洪維謙
審稿|陳彥善

About the author

洪 維謙

洪 維謙

目前就讀國立陽明大學生理所碩士班,主要研究主題為代謝生理學,曾在中研院研究遺傳緩衝效應,也曾在中央大學研究微脂粒類藥物遞送系統與蛋白質體微列陣,興趣廣泛。對科普抱持熱忱,想藉由investigator平台與大家一起學習也為科學推廣盡一份心力。

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