撰文 / 劉愷（同濟大學生命科學與技術學院）
本文來自《知識就是力量》雜誌
共生菌群作為腸道的得力幫手，可以分解不易消化的多糖等化合物產生能量。腸道微生物甚至會參與調節人體晝夜節律，還影響著大腦——我們人體的最高“司令部”。兩者之間看似風馬不接，實則休慼與共，想要理清這其中千絲萬縷的聯絡就得說到腸腦軸，這條腸道與大腦之間的高速公路。
概括來講，腸腦軸是指涉及多個生物系統的調節通路，在腸道菌群與大腦之間構建起一種獨特的通訊方式：大腦可透過中樞神經系統調節腸道微生物的組成和行為，腸道微生物也可透過神經、內分泌、免疫、迴圈等多種系統參與對大腦訊號的調節，維持人體的健康，甚至影響大腦的活動。
迷走神經：傳遞資訊的電話線
迷走神經是腦神經中延伸最長、分佈最廣的一對神經，這些神經從腦幹出發，瀰漫的末梢延伸到腸道神經系統。
微生物自身可以產生神經遞質，透過神經細胞的傳導刺激中樞神經系統；此外，也可以請求場外支援，微生物透過產生活性物質刺激內分泌系統，進而誘導腸道細胞產生神經遞質。舉個例子，我們熟知的“快樂信使”——5-羥色胺，它的產生依賴於腸嗜鉻細胞。微生物可以透過影響腸嗜鉻細胞的數量或功能，進而干預 5-羥色胺釋放，並最終調節大腦的認知、學習和記憶。
小膠質細胞：免疫協作的雙刃劍
小膠質細胞與帕金森病、阿爾茨海默病等神經退行性疾病息息相關
腸道和大腦之間也會透過免疫系統形成聯絡。大腦當中有一類關鍵的免疫效應細胞叫小膠質細胞，這種細胞在不同發育時期或生理狀態下具有不同的形態功能，與帕金森病、阿爾茨海默病等疾病息息相關。
腸道微生物調節免疫細胞
腸道微生物會把人體難以消化的膳食纖維和抗性澱粉發酵變成短鏈脂肪酸，這種物質能夠調節小膠質細胞的發育成熟過程，還會誘導細胞形態變化。
如果被短鏈脂肪酸過度啟用，小膠質細胞就會發起瘋來，不分敵我地吞噬清除神經突觸，反而造成認知能力下降。
血腦屏障：守衛重地的頭號關隘
我們的身體深諳大腦的元首地位，不僅在外配備了堅硬的頭骨防護，在內還設定了相當縝密的關卡——血腦屏障。此稱呼非常霸氣，實力更是不容小覷。血腦屏障就是腦部血管外的一層堅固的，由血管壁細胞與神經膠質細胞形成的“鞘”，能夠阻止有害物質從血液進入大腦，保證中樞神經系統內環境的高度穩定。
不過，許多來自腸道微生物的代謝產物卻擁有“通關令”，比如丁酸鹽就可以跨越血腦屏障進入中樞神經系統，並保護神經元免受損傷，具有一定抗抑鬱的作用。
微生物、腸道和大腦在歷史上曾是各自獨立的課題，隨著研究不斷深入產生，彼此的聯絡愈加緊密，促進了生物醫學變革性的進步。
