腸腦軸-腸道菌叢如何影響大腦的學習跟記憶以及情緒

我們對自己大腦的認知必須要改寫了。

以往我們以為腦神經萎縮後軸突無法重生，但目前最新發現是腦神經細胞軸突凋零後仍會動態地不斷分化、再生。這種中樞神經(CNS)再生機制跟以往認知的周邊神經系統(PNS)的再生系統是不一樣的。

其中分化最活躍的就是掌管短期記憶的海馬迴(hipocampus)，所以下面簡圖切出它跟腸道微生物菌群(Microbiome)之間的調控關係:

腸腦軸對海馬迴神經細胞生長周期的影響

直接講重點:

1.運動、足夠膳食纖維(註一)、避免長期過度壓力，是讓自己腦袋不會退化甚至進化的方法。

講機制機轉寫10篇文都講不完，但從許多文獻歸納下來，這三種方法都與神經細胞營養跟發炎機制有關，這裡說的發炎不是那種"cytokine storm"很明顯的痛熱腫症狀情況，而是長期生活型態導致神經跟血液中的發炎因子上升，但我們自己不會特別察覺到的情況，我們有一個術語稱它做chronic inflammation(慢性發炎)。

許多文獻都有發現短期壓力、短期的發炎(一天以內)並不會有影響甚至可能促進腦神經增生，所以"偶爾"熬夜、接受短期艱鉅任務是完全沒問題甚至對自己大腦有幫助。但長期壓力跟身體處在不自知的發炎情況就是妥妥的讓腦神經無法增生長大甚至萎縮。阿茲海默症患者初期症狀，文獻證實就是從分化最活躍的海馬迴發炎開始的。長期壓力原因因人而異就不用多說了，什麼原因會讓腦神經長期處在發炎情況?

答案就在標題的腸腦軸，我們最大的免疫器官就是小腸，足足佔全身免疫系統70%，影響它最大的就是腸道菌叢，不管好菌壞菌(對人類來說)，為了有效吸收食物養分，我們小腸只能跟這些微生物隔著薄薄的上皮細胞，所以遍佈腸壁淋巴管裡的免疫細胞隨時都必須stand by預防外來菌進入血液，只要腸壁細胞受到過度刺激，就會開始釋放發炎因子提高血液發炎水平，接著這些發炎因子因為能通過血腦障壁(blood–brain-barrier,BBB)，我們的腦神經也會同時跟著處於慢性發炎狀態。

良好的腸道菌叢在這當中會發揮3個功能：

1.預防發炎

益生菌定植在腸道中，會防止促炎的致病菌停留增生，在第2點說明的本身代謝物也有抗炎作用。

2..抵抗發炎

上圖中劃紅線的SCFA(短鏈脂肪酸)、Indole(引朵)是腸內菌叢將膳食纖維發酵的的代謝產物，以前對它們的認知還停在提供腸壁細胞養分、維持完整性，現在已經確定它們除了保護腦神經細胞抵抗在發炎情況不會受損及抗氧化外，SCFA還可以當作腦神經養分、促進serotonine釋放、協助神經生成。

3.抑制發炎

SCFA除了保護腦神經，也同時促進抗發炎因子(如:IL-10)釋放，同時抑制發炎因子繼續產生。常見的益生菌種(乳酸菌、雙崎菌等)也可直接影響免疫細胞生成抗發炎因子。 

另外有兩個有趣文獻證明腸腦軸與憂鬱症、自閉症的強烈關聯，以及大腦與腸道的相互影響:

第一項研究是將健康人與罹患憂鬱症的病患糞便，分別植入兩組無菌小鼠的腸道，結果健康人糞便那組小鼠表現正常，但植入憂鬱症病患糞便的小鼠出現了憂鬱症的症狀，兩組交換後，原先憂鬱症那組的小鼠再重新植入健康人糞便後，結果恢復正常了，另外一組則又出現憂鬱症狀。

看到這裡是不是覺得糞便移植或許可以拿來當治療方法之一?

沒錯，其實已經有糞便移植這種治療方法，但這方法目前只用在治療腸胃疾病，如果用來治療精神疾病會走在灰色地帶，所以使用的CASE並不多。這裡舉一個臨床試驗，他們是把自閉症且患有不同胃腸疾病的一群兒童，以改善腸胃道症狀目的，使用糞便移植的方法治療，結果不但各自的胃腸狀況大大改善，連溝通、日常生活能力、社交都明顯的進步，在沒投入其他藥物與行為治療情況下持續兩年仍不斷進步，自閉症評分量表基線下降了50%。

第二項 則是針對腸躁症(IBS)的認知行為治療(cognitive behavioral therapy;CBT)的觀察報告，裡面發現對CBT有正面反應的患者，糞便中腸道菌代謝出的serotonine跟無反應的患者比起來明顯增加，證明大腦對某些腸道細菌同樣會有直接影響，由此得知腸腦軸不只是腸對腦有影響，大腦同樣可以利用自身的腸道菌叢去適應目前所處環境。

菌叢在腸腦軸對大腦的影響非常複雜，但關聯性又非常大，媒體上大家看到的零碎資訊也不完整，在研讀相關文獻中筆者也慢慢改變了自己以前所學的一些觀念，寫這一系列文章也希望能幫到大家。

目前學界、醫界在腸腦軸這塊都還處於探索階段，雖然用實驗動物得出很多正面結果，但轉換到人身上的研究就因為許多限制，無法像癌症、或其他代謝疾病等等有較充足的臨床文獻解釋其來龍去脈。美國從2008年就開始投入了人類微生物菌群計畫(Human Microbiome Project,簡稱HMP)，第一階段定序、第二階段研究關聯性，所以未來腸道菌群跟人類其他生理表現的文獻將會越來越多。

下一篇會針對腸腦軸對免疫、肌肉表現的影響做解說，謝謝。

註一:膳食纖維目前最新研究發現，對腸道健康仍然有益但效果並沒有之前醫界認為的這麼明顯，反而報告裡無心插柳的另一類食物效果比前者明顯"很多"，這裡先賣一個小關子。

發現"膳食纖維對腸道效果雖有用但有限"這件事的還不是一些阿貓阿狗的小研究報告，是史丹佛大學2021年做的大型研究報告，重點這研究還是在為數不少的一群人身上做的，這部分詳細會留在之後文的章跟大家說。