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21世纪的健康关键:精神益生菌

全世界的抑郁症人口比例正迅速攀升,成为失能的最重要原因,医学研究也证实压力正是造成人体慢性发炎,引发糖尿病、高血脂、自体免疫失调等疾病的重要因素。

爱尔兰科克大学的大学学院的泰德・戴南(Ted Dinan)和约翰・克莱恩(John Cryan)两位教授在2013年提出了「精神益生菌」(psychobiotics)这个新的专有名词,并且给精神益生菌下了这样的定义「一种活的微生物,适量摄取时,对有精神心理疾病的病患,会有健康益处。」

近年的学术研究已证实「菌-肠-脑轴」与许多神经障碍或是精神及心理疾病的致病原因相关。精神益生菌 (Psychobiotics) 的研究与应用,成为目前最热门且快速发展的领域,可望为众多遭遇药物使用瓶颈的难治之症提供另一种安全及有效的方式。

 

目前在美国、加拿大、北爱尔兰、荷兰、法国、新西兰、中国大陆及中国台湾等地已陆续展开精神益生菌的临床试验,期待能改善抑郁症、压力、焦虑症、偏头痛、肠躁症、认知记忆功能、产后抑郁症、自闭症、帕金森氏症、抽动秽语综合症等疾病。

家人在一起的時間
女舞者

万事万物环环相扣,

整个身体与其中所有核心系统之间的互动,是一首精致复杂的交响乐。

《Mark.Hyman.The Ultra Mind Solution》

调节神经与心理的PS128精神益生菌

亚洲首支精神益生菌-植物乳杆菌PS128(Lactobacillus plantarum PS128),是台湾阳明大学生化暨分子生物研究所蔡英杰教授自上千株乳酸菌中,以多种细胞及动物模式筛选而得,正式将益生菌由消化、免疫、代谢的领域带进神经与精神健康领域。

 

PS128具有强力免疫调节及抗发炎功效,在母子分离抑郁小鼠模式中,具有极佳的舒缓抑郁行为效果,能够有效调节实验鼠脑部多巴胺、血清素、BDNF及皮质醇 (压力贺尔蒙) 浓度,改善类抑郁行为[1],并且在不同研究中亦证实能有效降低血清素前驱物 (5-HTP)诱发大鼠内脏过度敏感的肠躁症[2],改善类抽动秽语综合症与帕金森氏症小鼠的运动障碍[3]

PS128精神益生菌除了能够改善便秘、消化不良、下痢等症状,对压力症候群、忧郁症、肠躁症、帕金森氏症、自闭症与抽动秽语综合症等具有舒缓改善效果,并且取得欧盟、美国、日本、南韩、中国大陆与中国台湾等多国/地区专利。

[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,精神益生菌能够直接影响大脑认知功能与情绪,甚至改善神经系统疾病?这个理论由何而来?又该从何说起?补充好菌就能改变命运,真的吗?

生命之初 从肠计议

中文里有句「互诉衷肠」,意思是表达自己真实的情感;西方人所说的「gut feeling」,直译是肠道感觉指的是未经思考或推论,瞬间就产生的直觉或洞察力。无论东西文化,人们在面临重要决定时,总会听听自己的肠子在说什么,长久以来,人们认为大脑作为人体的主宰,串连我们所经历的情绪和生理反应,影响肠道活动,然而透过今日的科学与实验已证实大脑和肠道之间的沟通不只是「由上而下」,也会「由下而上」。

 

美国哥伦比亚大学解剖细胞生物学教授Michael D. Gershon提出「第二大脑」的学说,也就是,每个人都有两个大脑,一个位于头部;一个藏在人体肚子里的肠道。相对于大脑掌控的中枢神经系统,肠道自有一套独立的肠神经系统,在胚胎发育的过程中,中枢神经系统和肠神经系统是由同样的组织分化而成,又藉由迷走神经连结在一起,形成双向沟通的「肠脑轴」。肠道与大脑的作用完全独立,但彼此随时保持沟通,从不间断。

加入樣品
實驗

肠道拥有5亿个神经元细胞,数量仅次于大脑,为了有效调控消化作用,维持生命基本运转,肠道的功能远超过其他器官,并且执行许多重要的工作:

01

协调肌肉细胞的收缩,确保肠道蠕动的强度与方向

02

激发细胞释出荷尔蒙和酵素促进消化

03

维持血液流通,将从食物吸收的养份输送到适当的地方

04

担任人体免疫系统的主力,肠道免疫系统占人体的60%,比血液或骨髓中的还多,为的就是要及时歼灭随着食物进入消化系统的致命微生物。

肠道菌丛

肠脑沟通的关键

大脑与肠道之间的沟通,还有一个重要的角色:肠道菌丛

肠道菌丛是上千种微生物的集合体,数量可达数百兆,是人体全数的细胞总量的1.5倍,总重量比大脑还重,肠道菌数量庞大,种类多元,对健康影响深远,甚至被科学家称之为「新发现的器官」。大脑与的第二大脑的沟通有很大一部分仰赖人类体内的肠道菌群,这些居住在肠道的微生物透过神经传导物质、荷尔蒙、脂肪酸、代谢物等化学分子跟这两个大脑密切交流。

肠道是情绪演出的戏剧舞台

肠道壁上布满了大量的内分泌细胞,分泌多达数十种神经传导物质到血液中,神经系统就是利用这些神经传导物质指挥心跳、呼吸、消化、食欲与睡眠。

肠道菌除了利用本身制造的物质影响脑部之外,还会控制肠道细胞合成多巴胺和血清素。血清素与多巴胺是最重要的神经传导物质,血清素属于抑制型,让人觉得快乐、放松与平静;多巴胺则属于兴奋型,让人觉得活力充沛、充满斗志。

血清素

肠道储藏人体内95%以上的血清素,血清素不仅协调肠道收缩,让食物在消化系统中推进,还能影响睡眠、食欲、疼痛敏感度、心情与整体健康。缺乏血清素会让人便秘、沮丧、焦虑、恐慌、易怒、疲劳、失眠,甚至造成慢性疼痛和不由自主的强迫症行为;过多的血清素则可能造成腹泻型的肠躁症。

多巴胺

肠道与大脑所分泌的多巴胺各占50%,多巴胺掌管大脑的奖励机制,激发动机负责注意力与专注,并且在达成目标后带来愉悦感。多巴胺含量过低,容易引发注意力不足过动症、自闭症与抑郁症;多巴胺含量过高,则可能促发思觉失调症。

除了精神障碍的症状之外,多巴胺也影响运动神经的协调,多巴胺过剩,可能导致抽动秽语综合症患者不由自主的动作与发出声音;多巴胺过低,则会造成帕金森氏症患者四肢震颤与僵硬

第二大脑的秘密

肠道菌主宰情绪与行为

微生物早在远古时期就开始与人类共生,他们寄居在肠道里,从人类身上获得营养,然后以协助保持肠道平衡、训练免疫系统一同防御外来入侵者、帮助消化和提供人体必要的维生素作为回馈,这些微生物为了保持居住环境的最佳状态,学会解读脑肠之间交换的大量信息,包含人体摄取的食物、情绪与压力程度,并且因应宿主的状态调整自己的代谢物,创造互惠。

 

除了被动地反应人体的变化之外,肠道菌也能主动影响人类的情绪与行为。人类的肠道菌会产生高达50万种代谢物,许多具有神经活性,能与神经系统直接沟通,也因此能对我们的情绪发挥影响力。

 

2000年加拿大安大略省沃克顿水患肆虐,充满细菌的农场污水污染了整个镇的供水,导致上千人罹患细菌性肠胃炎,其中许多人后来陆续出现肠躁症、慢性忧郁症和焦虑症。对医学与微生物学界而言,这个不幸事件是一个突破性的案例,证实肠道菌丛失衡会导致忧郁和焦虑,也引起后续研究者的兴趣。

临床医学新突破

补充好菌让人焕然一新

2013年,加拿大安麦克马斯特大学心理与认知神经科学实验室发表一篇报告,Jane A. Foster的研究团队比较无菌鼠与正常老鼠的行为,发现无菌鼠的压力荷尔蒙(肾上腺皮质醇)浓度较高,脑源性神经成长因子(BDNF)和血清素都减少,这些现象跟罹患焦虑症或抑郁症的病人十分相似[1]。这种肠道菌能够直接影响大脑的理论,挑战传统的神经学及微生物学学者,曾经引起不少争议,但随着相关研究陆续发表,肠道菌对于神经心理的影响力已逐步被证实。

 

2014年,爱尔兰科克大学的大学学院的泰德・戴南(Ted Dinan)和约翰・克莱恩(John Cryan)两位教授在动物实验中发现长双歧杆菌(龙根菌)1714能透过神经-内分泌系统和迷走神经作用,降低焦虑和皮质醇浓度,具有调控小鼠精神方面的效果,不仅能改善学习及记忆能力、减缓焦虑症小鼠的焦虑症状,还会增加体内可用的色氨酸的量。色氨酸是血清素的前驱物,也是抑郁症药物SSRIs(选择性血清素再吸收抑制剂)的神经传导物质,因此这也被视为能够缓解忧郁症[2]

 

2016年,他们也针对22名18~40岁的健康男性受试者进行开放式的临床试验,在连续使用4周后,这群受试者对压力的感知减弱,早晨皮质醇的浓度降低,记忆力增强,而且在认知表现也看出明显的改善效果[3]。这次临床试验的成功,也让他们在发表时特别将这个菌株称作「转译精神益生菌(translational psychobiotic)」,纪念他们将动物实验成果成功转译至人体试验。

[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

预见医疗新契机

精神益生菌虽然还是医学中的新兴领域,但可望成为治疗情绪障碍与神经生理障碍的有效工具,精神益生菌的发现时机正刚好,科学研究的准备工作也已经到位,利用这群与人类共生互利已久的微生物,修复我们的「菌-肠-脑轴」,重拾身心健康,是本世纪最令人振奋的消息。

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