肠道中的细菌远不止于只是默默地帮你消化食物，它们也可能影响你的想法、情绪和行为。根据科克大学研究人员的一项最新研究，肠道微生物可能会以调节髓鞘形成的方式直接影响大脑的结构和功能。髓鞘是包绕神经轴突的绝缘组织，维持和保护神经冲动的传递。
这项令人惊讶的新发现近日发表在《Translational Psychiatry》（《精神病转化医学》）杂志上，是肠道细菌能够对大脑产生直接影响的理论的又一项有力的证据。
肠道微生物群的研究在过去的10年里发展迅猛，多项证据表明肠道微生物在肠-脑轴交互关系中扮演重要角色，肠道菌群和大脑存在双向沟通的机制。这条双向交流通路的紊乱与肠胃疾病和大脑疾病具有相关性。
很多神经系统疾病和精神疾病都存在微生物组群的动荡，比如自闭症、慢性疼痛、抑郁症、帕金森病和中枢神经系统的脱髓鞘疾病等。它提示或许可以通过改变肠道微生物组成的方式，对退行性脱髓鞘疾病如多发性硬化，甚至精神疾病等进行治疗。
APC微生物研究所的John Cryan和Gerard Clarke对肠道细菌如何影响类焦虑行为中的大脑结构这一点特别感兴趣。
大脑的前额叶皮层在恐惧和焦虑情绪的处理中发挥重要功能，对于正常的情感学习是至关重要的，能调节下丘脑-垂体-肾上腺轴。前额叶皮层与杏仁核一起构成中央神经回路，是情感控制、记忆储存、行为灵活性和注意力控制的基础。该部分是一个高度活跃的大脑区域，其功能障碍与许多精神疾病和神经发育失调相关，比如精神分裂症和孤独症谱系障碍。
John Cryan和Gerard Clarke去年发表的论文证明，完全没有肠道细菌的无菌鼠的杏仁核组织中，显示出了基因表达水平的改变。这些小鼠被饲养在高度无菌环境里，它们出生后肠道中不会有细菌生长。与正常小鼠相比，无菌鼠大脑中的某些神经元功能相关的基因似乎更活跃。
基于这些早期的发现，Cryan和Clarke决定系统地分析肠道微生物如何影响大脑中的基因活动。
在他们最新的研究中，研究人员利用RNA转录组测序技术检测了大脑前额叶皮层的基因表达水平。通过比较无菌鼠和正常动物的基因表达水平的差异，他们在无菌鼠中发现了大约90个差异表达基因，其中很多基因在髓鞘形成过程中发挥功能。与正常鼠相比，这些基因在无菌鼠的前额叶皮层中非常活跃，其编码的蛋白质或构成髓鞘的结构组分，或在髓鞘形成过程中发挥调控作用。
受到该结果的激励，研究人员分析了实验动物的大脑结构，采用电子显微镜仔细检测了前额叶皮层组织。结果表明，基因表达水平的差异与可观察到的解剖学差异有关，无菌鼠前额叶皮层的神经纤维髓鞘比正常动物的更厚。重要的是，研究人员发现雄鼠比雌鼠更容易受到这种影响。当给已断奶的无菌鼠引入肠道细菌时，可以部分逆转该影响。
髓鞘是一种包绕神经纤维的脂肪物质，它能防止神经电流的泄漏并利于神经冲动的传导，由大脑中的少突胶质细胞产生。每个少突胶质细胞都有几个分枝，形成髓鞘的平板结构包绕神经轴突的短段。神经轴突纤维因而被很多不同的少突胶质细胞髓鞘所包绕。当神经细胞触发激活时，其电脉冲在髓鞘之间的空隙跳动，能加快神经冲动沿神经纤维的传递。
髓鞘的发育过程包括髓鞘形成和包绕轴突两部分，对大脑的发育成熟至关重要。青少年时期，大脑会经历一个很强的可塑性过程，在此期间前额叶皮层中大量的神经突触被消除，同时这部分的大脑伴随活跃的髓鞘形成。该过程使前额叶皮层的神经活动更加精细，并增强了与大脑其他区域的连接。然而，这种可塑性的增加也会使青少年更容易受冒险行为和精神分裂症等精神疾病的影响。髓鞘形成对大脑日常功能的正常发挥也起着重要作用。
髓鞘能够将神经纤维的传导速度提高近一百倍，所以当它分解时，结果可能是毁灭性的。例如在多发性硬化症中，大脑和脊髓的髓鞘分解会导致视力下降和运动困难，严重情况下会导致完成失明和瘫痪。Cryan说，我们找到了一类前额皮质层髓鞘发育的机制。据我们所知，这项研究首次明确了微生物和髓鞘形成之间的关系。
该发现可能为多发性硬化症和其他脱髓鞘疾病提供新的诊疗方法。
基于益生元、益生菌甚至粪便移植技术的出现，都可能被用来调整肠道微生物的确切组分，控制肠道微生物多样性，或有调节大脑功能和行为的潜在应用价值。该研究结果或有更广的意义。越来越多的证据表明，大脑中髓鞘的分布可以被调节。Cryan指出，2012年的一项研究显示社交隔离会损害成年鼠前额叶皮层的髓鞘形成。而肠道细菌或能调节社交因素或环境刺激对大脑可塑性的影响，新发现或为该作用机制提供了有趣的研究线索。
最近的其他研究表明，肠道微生物可以控制小胶质细胞的成熟和功能，免疫细胞可以消除大脑中不再需要的神经突触。因此可推测，与年龄相关的肠道微生物组成的改变，可能调节青少年髓鞘的形成和突触的消除，进而影响认知能力的发展。关于肠道微生物和大脑之间关系的研究，可以帮助我们了解青春期时大脑的变化。无菌动物模型的使用，帮助解释了微生物群影响特定的中枢神经系统发育过程。
在正常成年人应对压力、控制焦虑情绪，以及正常社会行为的表现等方面，该研究模型都能提供宝贵的价值。通过控制无菌动物中肠道菌群的移植时间，可以帮助了解哪个时间阶段的神经发育过程对正常成年人中枢神经系统功能的建立是关键的。
Cryan的研究团队正在用不同年龄的小鼠进行实验，试着进一步明确肠道微生物在动物的哪些发育阶段起调节作用。这是肠脑轴研究领域的一项令人兴奋的研究。
斯坦福大学的微生物学家Elisabeth Bik说。该研究结果是否适用于人类，我们必须小心判断，尽管如此，它仍然提供了令人信服的证据，即肠道微生物和大脑之间存在复杂的交流机制，并且暗示肠道微生物不仅能调节神经系统解剖结构的形成，还可能调控动物的行为和情绪。我们想了解其潜在的决定机制，肠道菌群中到底是什么在驱动该调节作用？是某代谢物在发挥功能，还是缺少某代谢物所致？是否可通过抗生素的使用来寻找答案？
Cryan说，他也希望能有研究人员通过微电极技术对肠道细菌调节髓鞘形成进行功能性分析。