在生活中,如果你很容易因為一些事情焦慮、抑郁,久久不能自拔。這很可能跟最近新發現的一種微生物有關。這個微生物的飲食習慣極其變態,它以食用一種幫助我們緩解焦慮和抑郁的物質為生。到目前為止,它是科學家發現的第一種會食用大腦必需化學物質的微生物。
上個月,2016年美國微生物學會微生物年會在波士頓召開,在會務組組織的「微生物的神經控制」分會場上,來自美國東北大學的微生物學家Philip Strandwitz在大會上宣布了一個驚人的消息,他們從人體的腸道中發現了一種專以人類腦部化學物質γ-氨基丁酸(GABA)為生的細菌KLE1738[1]。
說起GABA,可真不一般。它是一種天然存在的不參與蛋白質合成的氨基酸,是哺乳動物中樞神經系統重要的抑制性神經遞質,大約40%以上的中樞神經突觸用GABA傳遞信號。在人腦皮質、海馬體和丘腦等多個部位發揮重要作用,并對人體多種功能具有調節作用。當人體內GABA水平較低時時,會產生焦慮、疲倦和抑郁等情緒,在帕金森病和癲癇病患者脊髓中GABA含量也較低。另外,神經組織中GABA的降低與亨廷頓舞蹈病和老年癡呆等神經退行性疾病的形成有關。
目前市面上最常見的抗焦慮藥,如安定和阿普唑侖,就是通過靶向GABA受體起作用的。安定和阿普唑侖的作用是使GABA更有效地與受體結合,以降低神經元活性,防止神經細胞過熱。
種種跡象表明,Strandwitz的團隊給人類的腦部疾病又找到了一個新的解釋。然而,這個新的解釋來之不易。
據評估,人體腸道微生物種類在1000到7000種之間,總數量在10萬億到100萬億之間,但是目前可以人工培養的腸道細菌大概只有1000多種,占總量的20%-50%,還有大量的腸道細菌由于各種各樣的原因,沒有辦法在實驗室培養。這些沒辦法培養的細菌基本都是有特殊的不為人知的生存癖好,所以只能在做腸道微生物基因組分析(死了不要緊,只要尸體還在就可以做基因檢測,就可以發現它)的時候,才會發現這些「幽靈」。
編號KLE1738的細菌就是這樣一個「幽靈」。這個「幽靈」極其挑食,簡直到了變態的程度,一日三餐沒有GABA它就不活了。一般情況下,細菌這種怪異的口味研究人員是沒辦法知道的。所以,研究人員一直沒辦法在實驗室培養KLE1738。
但是,Strandwitz有個不尋常的經歷,他之前做過海洋微生物的分離培養研究。就在不久前,他從海洋微生物中發現了一種奇妙的共生現象,「有些微生物必須依賴它的鄰居才能生存」,這些微生物單獨不能培養,只要附近出現另一種特定的微生物,它們才可以愉快的在培養基上生長。
Strandwitz把這種研究方法引入到人體腸道微生物的研究中。通過不斷的嘗試之后(由于Strandwitz的研究過程沒有公開,所以此處省略1萬字),Strandwitz發現KLE1738的生長需要Bacteroides fragilis KLE1758的幫助。就是通過這種手段,Strandwitz終于見到了KLE1738本尊。
為了搞清楚KLE1738為啥如此依賴Bacteroides fragilis KLE1758,Strandwitz又分離純化了后者的培養液,將培養液的主要成分分別添加到KLE1738的食物中,Strandwitz驚奇的發現,Bacteroides fragilis KLE1758生產的GABA,竟是KLE1738賴以生存的食物。只有提供GABA分子,才能培養出最新發現的一種腸道細菌KLE1738。「除了GABA,沒有任何東西能讓它生長。」Strandwitz在會議上表示。
由于KLE1738苛刻的飲食癖好,Strandwitz給它取了個名字,叫Evtepia gabavorous。通過基因組學分析,Strandwitz在KLE1738基因組中發現了一個不尋常的GABA代謝路徑。
寄居在腸道的細菌居然會吃掉對大腦保持鎮定至關重要的GABA,許多研究人員認為,這一破天荒的發現或許有助于解釋為何腸道微生物似乎會影響心情,以及引起一系列神經性疾病。
目前,Strandwitz團隊的研究仍在繼續。由于GABA對人體的影響極大,所以Strandwitz利用KLE1738作為指示物,又在人的糞便中找到一些可以產生GABA的微生物。通過分析,Strandwitz發現,在抑郁癥患者的糞便中,產生GABA的細菌較少。
由于Strandwitz團隊的研究還處于初期階段,還不是特別深入,我們目前沒辦法評估KLE1738與人類精神疾病之間的關系。但是之前的大量研究可以推測,消耗GABA的KLE1738與生產GABA的腸道細菌比例如果失衡,大腦中GABA的含量極有可能受到影響。即使食物中含有GABA,腸道微生物也可以產生GABA,如果腸道中的KLE1738爆發,把GABA全「吃了」,大腦可獲取的GABA途徑必然就減少了。Strandwitz也表示,「消耗GABA的細菌和生產GABA的細菌,有可能通過調節人體GABA水平影響人類的行為。」
奇點糕認為,即使微生物治療不能從根本上治愈精神疾病,Strandwitz的研究成果也是極其有價值的,因為這種方法極有可能大幅改善患者的生活質量。實際上目前開展腸道微生物組檢測業務的公司在國內外已經有不少了,對于想了解自己腸道微生物的朋友可以去找找看。
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