2020-11-26
最終的大腦塑造者
想要全面瞭解腸胃與大腦之間的聯繫，需要讀者們具備免疫學、病理學、神經學和內分泌學的應用知識，但我在本書中仍然要向讀者們簡單明瞭地介紹這部分內容。在接下來的章節裡，各位讀者會繼續構建和鞏固這些知識基礎。
回想一下，上一次由於緊張、焦慮、害怕或者欣喜若狂而感到胃不舒服的時候。那或許是一次重要考試的前夕，或許是要在眾人面前演講之前，或許是在婚禮現場。科學家們剛剛發現，腸道和大腦之間的親密關係是雙向的：正如大腦能夠給胃部傳遞信息一樣，腸胃也可以延遲其對於神經系統的平靜或興奮作用。
迷走神經是12對腦神經中最長、分佈最廣的神經，它就是在腸道神經系統和中樞神經系統的上億個神經細胞間傳遞信息的主要通道。迷走神經是第10對腦神經，它從腦幹一直延伸到腹部，指揮著我們在下意識裡控制的許多身體過程。這其中也 包括諸多重要的生理任務，比如維持心律和調節消化。研究表明，腸道菌群能夠直接影響迷走神經細胞的刺激和功能。實際上，其中一些腸道細菌可以像神經元一樣釋放化學信使，通過迷走神經以自己獨特的語言和大腦交流。
每每提到神經系統，人們第一時間想到的可能都是大腦和脊髓。但那隻不過是中樞神經系統。各位還應考慮到存在於胃腸道內的腸道神經系統。中樞神經系統和腸道神經系統是由相同的胚胎組織發育而來，二者就是通過迷走神經聯繫起來 的。“迷走”（vagus）意味著“漫遊、遊走”，這個名稱十分恰當，因為迷走神經就是在消化系統中游走的神經。［流浪者（vagabond）一詞也來自同一個詞根。］
腸道中的神經細胞實在多得難以計數，所以科學家們將這一整體稱為“第二大腦”。第二大腦不僅調節肌肉、免疫細胞和激素，還操控著更為重要的生理活動。帕羅西汀、左洛復、依他普倫等常用抗抑鬱藥物能夠增加大腦中血清素的可用性，血清素是一種主導快樂的分子，它能讓人“感覺良好”。你可能會很驚訝，身體中所有血清素的大約80%～90%是由腸道神經細胞所操控的！實際上，“腸道大腦”要比頭部大腦產生更多的血清素。許多神經學家和精神病醫生正逐漸意識到，在抑鬱 症治療中，這或許是改變飲食結構要比抗抑鬱藥物的療效更好的原因之一。實際上，近期研究正在揭露，我們的第二大腦或許根本不是第二重要的。它能夠區別於頭部大腦而單獨發揮作用，並且在不借助大腦指令或輔助的條件下調控許多功能。
在本書中，我將就腸道與大腦的聯繫介紹更多內容。在接下來的章節中，各位讀者將會了解到許多生理功能，這些功能全部涉及微生物組的作用。儘管其中一些內容可能看起來完全不相干，比如免疫細胞的行為與胰腺釋放胰島素的多少，不過很快你就會了解到它們之間的共同特性：腸道細菌。在許多方面，腸道細菌都是身體中的守門員和統治者。它們組成了身體的司令部。它們就是身體健康的無名英雄和生命伴侶。它們正在以你從未想到的方式譜寫著生命的樂章。
在連接腸道和大腦的過程中，腸道細菌也會幫助身體考量應對壓力的整體響應。這種壓力可以是生理上的，比如家裡闖入不速之客，也可以是心理上的，比如避免與上司發生爭吵。不幸的是，我們的身體還沒有聰明到可以區分二者，所以不管你是在躲避家裡的盜賊，還是準備踏入上司的辦公室，你的心臟都會咚咚跳得厲害。儘管只有躲避盜賊才是真正的生存危機，但這兩類場景的壓力都是由身體感知得到的。所以在這兩個情境中，你的身體都會迅速充滿固醇和腎上腺素，免疫系統則會釋放一種叫作炎性因子的化學信使，從而令身體系統進入高度戒備狀態。這種機制在偶然發生的脅迫時刻能夠正常運轉，但是如果身體處於持續的壓力之下，又會發生什麼呢？
我們不太可能會一直遇到盜賊，但生理壓力也包括遇到可能致死的毒素和病原物。而僅僅是飲食的選擇就足以令我們每天都面對這樣的情景。人體在遇到不喜歡的物質或成分時，儘管不一定會驚慌到進入“戰鬥或逃跑”模式，但一定會經歷某種免疫反應。在這類應激條件下的長期免疫激活及其導致的炎症反應會誘發慢性疾病，包括帕金森病、多發性硬化症、抑鬱症、痴呆症、自身免疫疾病、潰瘍性結腸炎甚至癌症等一系列心臟疾病和腦部疾病。在下一章中，我們會繼續探索這一過程中的更多細節，但我們首先要理解的是，所有疾病都源於炎症反應的胡作非為，而免疫系統控制著炎症過程。微生物組又在其中發揮著怎樣的作用呢？微生物組可以調控或管理免疫反應。它就是這樣參與身體炎症過程的。待我將其細細說來。
儘管我們每個人都時刻處於有害物質及細菌的威脅之中，但我們的身體具有免疫反應這種良好的防禦系統。當免疫系統也做出妥協時，我們很快就會成為致病物的犧牲品。如若沒有免疫系統的迅速反應，就連蚊蟲叮咬這樣的小事也會成為致命的傷害。除去昆蟲叮咬這樣的外在事件，我們身體的每部分都時時刻刻處於可能威脅生命的物質的統治中，如果沒有正常運轉的免疫系統，這些物質時刻都會要人命。與此同時，我們還應認識到，處於平衡狀態的免疫系統才能發揮最佳作用。
過度活躍的免疫系統會導致過敏反應等併發症；在嚴重情況下，免疫反應太過強烈會引發過敏性休克，這是一種可能致死的極端反應。此外，如果免疫系統受到誤導，它可能無法將身體中正常的蛋白質識別為自身分組，並對其發起攻擊。這就是自身免疫疾病的基本原理，通常用來治療這類疾病的侵襲性免疫抑制藥物往往具有強烈的副作用，其中就包括改變腸道細菌的分佈。如果接受移植手術的患者對挽救生命的捐獻器官出現排斥反應，這也是免疫系統的問題。免疫系統還能幫助身體識別及消除癌細胞，這一過程正在你的體內發生。
人類的腸道也具有其獨特的免疫系統，即腸道相關淋巴組織（gut-associated lymphatic tissue，GALT）。它佔據了身體整個免疫系統的70%～80%。這也充分說明了腸道的重要性和易感性。如果腸道中發生的生理事件對生命沒那麼重要，那麼身體的大多數免疫系統根本沒有必要分佈在腸道中來守衛和保護它。
大部分免疫系統都分佈在腸道中的原因很簡單：腸壁是身體與外界的邊界。除了皮膚之外，腸壁是最有可能面對外來物質及生命體的地方。腸壁免疫系統也與身體其他免疫細胞處於隨時隨刻的交流之中。如果腸道遇到了可疑物質，腸壁免疫系統會警示其他免疫系統處於警戒狀態。
本書的內容可謂包羅萬象，其中一個主題就是維持腸壁完整性的重要性，脆弱的腸壁只有薄薄一層細胞那麼厚。在扮演腸道細菌和免疫系統細胞間的信號介導角色的同時，它還必須保持完好無損。我曾在2014年參加過一場專門研討微生物組科學的會議，在會上，哈佛大學的阿萊西奧·法薩諾博士表示，接受腸道細菌信號的免疫細胞是身體的“第一反應員”。腸道細菌轉而也能幫助免疫系統保持警惕，但不會進入完全防禦模式。它們負責監控並“教導”免疫系統。這最終能夠避免腸道免疫系統對食物產生不當反應或誘發自身免疫反應。我們會在接下來的章節裡發現，在保證身體全面健康的過程中，腸道相關淋巴組織到底有多重要。它就像身體裡的軍隊，隨時防備著順著腸胃系統入侵而來的威脅，而這些威脅會給身體甚至大腦帶來不良影響。
人類和動物研究都表明，有害腸道細菌和病原腸道細菌會引發疾病，但這並不僅僅是因為它們與特定身體狀況有關。比如說，幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）負責製造潰瘍，但這種病原菌也會與腸道免疫系統相互作用，引發炎症分子和 應激激素的釋放，並從本質上打開了身體應激系統的開關，讓我們以為自己正在被一頭獅子追趕。最新的科學研究還發現，有害細菌可以改變我們感知疼痛的方式；實際上，攜帶不健康微生物組的人群可能會對疼痛更敏感。
腸道中的有益細菌則恰恰相反。它們力圖使有害細菌的數量和作用達到最小化，同時與免疫系統、內分泌系統發生積極的相互作用。也就是說，有益細菌可以關閉慢性免疫系統反應。它們還能幫忙約束皮質醇和腎上腺素，這兩種與壓力有關的激素如果持續分泌，會給身體帶來嚴重的破壞。
每種大型腸道菌群都有許多不同的株系，而不同的株系也有著不同的效應。腸道中最常見的兩種微生物就是厚壁菌（Firmicutes）和擬桿菌（Bacteroidetes），在結腸內，它們佔據了腸道菌群總量的90%以上。厚壁菌是臭名昭著的肥胖相關細菌，這是因為厚壁菌門的家族成員具有更多用於消化複雜碳水化合物的酶，所以它們從食物中提取卡路里等能量的 效率會更高。最新研究發現，厚壁菌在促進脂肪吸收方面也功不可沒。
研究者們發現，肥胖人群的腸道菌群中的厚壁菌水 平相對較高，而瘦人的腸道菌群中更多的是擬桿菌。 10 實際上，這兩種細菌的相對比例（即厚壁菌/擬桿菌比值）在決定健 康狀況和疾病風險上十分重要。此外，科學家們也剛剛發現，較高水平的厚壁菌會啟動相關基因，從而增加了肥胖、糖尿病 甚至心血管疾病的患病風險。 11 這樣看來，這兩種細菌比值的改變就能夠改變DNA的實際表達水平！
至今為止研究最為清楚的菌株則是雙歧桿菌（Bifidobacterium）和乳酸桿菌（Lactobacillus）。不用擔心自己記不住這些細菌的名字，在本書裡，各位會見到形形色色的細菌以及它們複雜的拉丁學名，但我保證在讀完本書後，你一定能夠區分其中的許多菌株。儘管我們目前還不能保證何種比例的何種細菌是最佳健康狀態的理想搭配，但總體而言，多樣性才是關鍵。
在這裡，我必須說明的是，有益細菌和有害細菌之間的界限或許沒有你想象中的那麼清楚。整體多樣性和菌株間的相對比例才是最重要的影響因素。如果比例失調，某些對健康有益的菌株也會面目猙獰起來。比如說，鼎鼎有名的大腸桿菌（Escherichia coli）能夠產生維生素K，但也能引發嚴重的疾病；能夠引發消化性潰瘍的幽門螺桿菌也會正面調節胃口，這樣人們才不會吃得過多。
再舉一個例子來說，艱難梭菌（Clostridium difficile）的過度生長會導致危及生命的感染。這種疾病的特徵是嚴重腹 瀉，在美國，每年仍有約14 000人因此而死亡；在過去的20年裡，艱難梭菌感染的數量也迅速攀升。 12 1993～2005 年，住院成人中感染艱難梭菌的數量增長至3倍；2001～2005年，這一數目則增長了2倍多。 13 由於一種超級致命的突變 菌株的出現，死亡率也驟然上升。
在接下來的章節中，你會了解到更多關於微生物組的內容，以及其他與免疫系統和大腦的密切關係，但在這裡，我要先 跳到另外一個問題：這些如兄弟姐妹般親密的細菌究竟從何而來？或者說，它們究竟是怎樣成為我們身體一部分的？
[1] 戰鬥或逃跑反應（fight-or-flight response）這一術語由美國心理學家懷特·坎農（Walter Cannon）創建，他發 現，機體經受一系列的神經和腺體反應後將引發應激，使軀體做好防禦、掙扎或逃跑的準備。——譯者注
