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21世紀的健康關鍵   精神益生菌

全世界的憂鬰症人口比例正迅速攀升,成為失能的最重要原因,醫學研究也證實壓力正是造成人體慢性發炎,引發糖尿病、高血脂、自體免疫失調等疾病的重要因素。

愛爾蘭科克大學的大學學院的泰德・戴南(Ted Dinan)和約翰・克萊恩 (John Cryan) 兩位教授在2013年提出了「精神益生菌」(psychobiotics) 這個新的專有名詞,並且給精神益生菌下了這樣的定義「一種活的微生物,適量攝取時,對有精神心理疾病的病患,會有健康益處。」

近年的學術研究已證實「菌-腸-腦軸」與許多神經障礙或是身心疾病的致病原因相關。精神益生菌 (Psychobiotics) 的研究與應用,成為目前最熱門且快速發展的領域,可望為眾多遭遇藥物使用瓶頸的難治之症提供另一種安全有效的方式。

 

目前在美國、加拿大、北愛爾蘭、荷蘭、法國、紐西蘭、台灣等地已陸續展開精神益生菌的臨床試驗,期待能改善憂鬰症、壓力、焦慮症、偏頭痛、腸躁症、認知記憶功能、產後憂鬰症、自閉症、巴金森氏症、妥瑞氏症等疾病。

家人在一起的時間
女舞者

萬事萬物環環相扣

整個身體與其中所有核心系統之間的互動

是一首精緻複雜的交響樂

《Mark.Hyman.The Ultra Mind Solution》

調節神經與心理的PS128精神益生菌

亞洲首支精神益生菌-植物乳桿菌PS128(Lactobacillus plantarum PS128),是陽明大學生化暨分子生物研究所蔡英傑教授自上千株乳酸菌中,以多種細胞及動物模式篩選而得,正式將益生菌由消化、免疫、代謝的領域帶進神經與精神健康領域。

 

PS128具有強力免疫調節及抗發炎功效,在母子分離憂鬰小鼠模式中,具有極佳的舒緩憂鬰行為效果,能夠有效調節實驗鼠腦部多巴胺、血清素、BDNF及皮質醇(壓力賀爾蒙)濃度,改善類憂鬰行為[1],並且在不同研究中亦證實能有效降低血清素前驅物 (5-HTP)誘發大鼠內臟

過度敏感的腸躁症[2],改善類妥瑞氏症與巴金森氏症小鼠的運動障礙[3]

PS128精神益生菌除了能夠改善便祕、消化不良、下痢等症狀,對壓力症候群、憂鬱症、腸躁症、帕金森氏症、自閉症與妥瑞氏症等具有舒緩改善效果,並且取得歐盟、美國、日本、南韓、中國與台灣等多國專利。

[1] Liu YW, Liu WH, Wu CC, et al. Psychotropic effects of Lactobacillus plantarum PS128 in early life-stressed and naïve adult mice. Brain Res. 2016;1631:1‐12. doi:10.1016/j.brainres.2015.11.018

[2] Liu YW, Wang YP, Yen HF, et al. Lactobacillus plantarum PS128 Ameliorated Visceral Hypersensitivity in Rats Through the Gut-Brain Axis [published online ahead of print, 2019 Nov 5]. Probiotics Antimicrob Proteins. 2019;10.1007/s12602-019-09595-w. doi:10.1007/s12602-019-09595-w

[3] Liao JF, Cheng YF, Li SW, et al. Lactobacillus plantarum PS128 ameliorates 2,5-Dimethoxy-4-iodoamphetamine-induced tic-like behaviors via its influences on the microbiota-gut-brain-axis. Brain Res Bull. 2019;153:59‐73. doi:10.1016/j.brainresbull.2019.07.027

等一等,精神益生菌能夠直接影響大腦認知功能與情緒,甚至改善神經系統疾病?這個理論由何而來?又該從何說起?補充好菌就能改變命運,真的嗎?

生命之初 從腸計議

中文裡有句「互訴衷腸」,意思是表達自己真實的情感;西方人所說的「gut feeling」,直譯是腸道感覺指的是未經思考或推論,瞬間就產生的直覺或洞察力。無論東西文化,人們在面臨重要決定時,總會聽聽自己的腸子在說什麼,長久以來,人們認為大腦作為人體的主宰,串連我們所經歷的情緒和生理反應,影響腸道活動,然而透過今日的科學與實驗已證實大腦和腸道之間的溝通不只是「由上而下」,也會「由下而上」。

 

美國哥倫比亞大學解剖細胞生物學教授Michael D. Gershon提出「第二大腦」的學說,也就是,每個人都有兩個大腦,一個位於頭部;一個藏在人體肚子裡的腸道。相對於大腦掌控的中樞神經系統,腸道自有一套獨立的腸神經系統,在胚胎發育的過程中,中樞神經系統和腸神經系統是由同樣的組織分化而成,又藉由迷走神經連結在一起,形成雙向溝通的「腸腦軸」。腸道與大腦的作用完全獨立,但彼此隨時保持溝通,從不間斷。

加入樣品
實驗

腸道擁有5億個神經元細胞,數量僅次於大腦,為了有效調控消化作用,維持生命基本運轉,腸道的功能遠超過其他器官,並且執行許多重要的工作:

01

協調肌肉細胞的收縮,確保腸道蠕動的強度與方向

02

激發細胞釋出荷爾蒙和酵素促進消化

03

維持血液流通,將從食物吸收的養份輸送到適當的地方

04

擔任人體免疫系統的主力,腸道免疫系統佔人體的60%,比血液或骨髓中的還多,為的就是要及時殲滅隨著食物進入消化系統的致命微生物。

腸道菌叢

腸腦溝通的關鍵

大腦與腸道之間的溝通,還有一個重要的角色:腸道菌叢

腸道菌叢是上千種微生物的集合體,數量可達數百兆,是人體全數的細胞總量的1.5倍,總重量比大腦還重,腸道菌數量龐大且種類多元,對健康影響深遠,甚至被科學家稱之為「新發現的器官」。大腦與的第二大腦的溝通有很大一部分仰賴人類體內的腸道菌群,這些居住在腸道的微生物透過神經傳導物質、荷爾蒙、脂肪酸、代謝物等化學分子跟這兩個大腦密切交流。

腸道是情緒演出的戲劇舞台

腸道壁上佈滿了大量的內分泌細胞,分泌多達數十種神經傳導物質到血液中,神經系統就是利用這些神經傳導物質指揮心跳、呼吸、消化、食欲與睡眠。

腸道菌除了利用本身製造的物質影響腦部之外,還會控制腸道細胞合成多巴胺和血清素。血清素與多巴胺是最重要的神經傳導物質,血清素屬於抑制型,讓人覺得快樂、放鬆與平靜;多巴胺則屬於興奮型,讓人覺得活力充沛、充滿鬥志。

血清素

腸道儲藏人體内95%以上的血清素,血清素不僅協調腸道收縮,讓食物在消化系統中推進,還能影響睡眠、食欲、疼痛敏感度、心情與整體健康。

缺乏血清素會讓人便祕、沮喪、焦慮、恐慌、易怒、疲勞、失眠,甚至造成慢性疼痛和不由自主的強迫症行為;過多的血清素則可能造成腹瀉型的腸躁症。

多巴胺

腸道與大腦所分泌的多巴胺各佔50%,多巴胺掌管大腦的獎勵機制,激發動機負責注意力與專注,並且在達成目標後帶來愉悅感。多巴胺含量過低,容易引發注意力不足過動症、自閉症與憂鬰症;多巴胺含量過高,則可能促發思覺失調症。除了精神障礙的症狀之外,多巴胺也影響運動神經的協調,過剩可能導致妥瑞氏症患者不由自主的動作與發出聲音;多巴胺過低,則會造成帕金森氏症患者四肢顫抖與僵硬。

第二大腦的祕密

腸道菌主宰情緒與行為

微生物早在遠古時期就開始與人類共生,他們寄居在腸道裡,從人類身上獲得營養,然後以協助保持腸道平衡、訓練免疫系統一同防禦外來入侵者、幫助消化和提供人體必要的維生素作為回饋,這些微生物為了保持居住環境的最佳狀態,學會解讀腦腸之間交換的大量資訊,包含人體攝取的食物、情緒與壓力程度,並且因應宿主的狀態調整自己的代謝物,創造互惠。

 

除了被動地反應人體的變化之外,腸道菌也能主動影響人類的情緒與行為。人類的腸道菌會產生高達50萬種代謝物,許多具有神經活性,能與神經系統直接溝通,也因此能對我們的情緒發揮影響力。

 

2000年加拿大安大略省沃克頓水患肆虐,充滿細菌的農場污水污染了整個鎮的供水,導致上千人罹患細菌性腸胃炎,其中許多人後來陸續出現腸躁症、慢性憂鬱症和焦慮症。對醫學與微生物學界而言,這個不幸事件是一個突破性的案例,證實腸道菌叢失衡會導致憂鬱和焦慮,也引起後續研究者的興趣。

臨床醫學新突破

補充好菌讓人煥然一新

2013年,加拿大安麥克馬斯特大學心理與認知神經科學實驗室發表一篇報告,Jane A. Foster的研究團隊比較無菌鼠與正常老鼠的行為,發現無菌鼠的壓力荷爾蒙(腎上腺皮質醇)濃度較高,腦源性神經成長因子(BDNF)和血清素都減少,這些現象跟罹患焦慮症或憂鬰症的病人十分相似[1]。這種腸道菌能夠直接影響大腦的理論,挑戰傳統的神經學及微生物學學者,曾經引起不少爭議,但隨著相關研究陸續發表,腸道菌對於神經心理的影響力已逐步被證實。

 

2014年,愛爾蘭科克大學的大學學院的泰德・戴南(Ted Dinan)和約翰・克萊恩(John Cryan)兩位教授在動物實驗中發現長雙歧桿菌(龍根菌)1714能透過神經-內分泌系統和迷走神經作用,降低焦慮和皮質醇濃度,具有調控小鼠精神方面的效果,不僅能改善學習及記憶能力、減緩焦慮症小鼠的焦慮症狀,還會增加體內可用的色氨酸的量。色氨酸是血清素的前驅物,也是憂鬰症藥物SSRIs (選擇性血清素再吸收抑制劑) 的神經傳導物質,因此這也被視為能夠緩解憂鬱症[2]

 

2016年,他們也針對22名18~40歲的健康男性受試者進行開放式的臨床試驗,在連續使用4週後,這群受試者對壓力的感知減弱,早晨皮質醇的濃度降低,記憶力增強,而且在認知表現也看出明顯的改善效果[3]。這次臨床試驗的成功,也讓他們在發表時特別將這個菌株稱作「轉譯精神益生菌(translational psychobiotic)」,紀念他們將動物實驗成果成功轉譯至人體試驗。

[1] Foster JA, McVey Neufeld KA. Gut-brain axis: how the microbiome influences anxiety and depression. Trends Neurosci. 2013;36(5):305‐312. doi:10.1016/j.tins.2013.01.005

[2] Savignac, H. M., Kiely, B., Dinan, T. G., and Cryan, J. F. (2014). Bifidobacteria exert strain-specific effects on stress-related behavior and physiology in BALB/c mice. Neurogastroenterol. Motil. 26, 1615–1627. doi: 10.1111/nmo.12427

[3] Allen, A., Hutch, W., Borre, Y. et al. Bifidobacterium longum 1714 as a translational psychobiotic: modulation of stress, electrophysiology and neurocognition in healthy volunteers. Transl Psychiatry 6, e939 (2016). https://doi.org/10.1038/tp.2016.191

試管

精神益生菌

預見醫療新契機

精神益生菌雖然還是醫學中的新興領域,但可望成為治療情緒障礙與神經生理障礙的有效工具,精神益生菌的發現時機正剛好,科學研究的準備工作也已經到位,利用這群與人類共生互利已久的微生物,修復我們的「菌-腸-腦軸」,重拾身心健康,是本世紀最令人振奮的消息。

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