科學家揭秘心理壓力下腦腸如何損害免疫防禦

發表於《細胞》雜誌的最新研究表明，我們的精神狀態和免疫系統之間存在聯繫，特別是通過大腦和腸道之間的相互作用。該研究聚焦於消化系統中一個鮮爲人知的結構——布魯納腺，其位於十二指腸（小腸的第一段）。這些腺體似乎在壓力如何影響腸道細菌和免疫防禦方面發揮着關鍵作用。

大腦與腸道健康之間的關係一直是科學界日益關注的一個領域。我們知道心理壓力會損害身體抵抗感染的能力，我們也知道腸道細菌在維持健康的免疫系統方面起着關鍵作用。不太清楚的是，壓力和精神狀態究竟通過何種機制改變腸道健康，從而影響免疫系統。

布魯納腺是此項研究的焦點，因爲其參與產生保護腸道內壁的黏液。先前的研究表明，壓力會減少腸道中像乳酸桿菌這樣的有益細菌的數量，這使身體更容易受到感染。研究人員假設，這些腺體可能是大腦和腸道之間的連接點，受到壓力和其他心理狀態的影響。

“我們感興趣的是瞭解心理狀態如何使身體更易受到疾病侵襲。我們都知道這是一種真實的生物現象，但一直沒有對此的機制性解釋。我們最初認爲，一定有一個神經迴路將大腦中與情緒相關的區域與控制抵禦病原體的外周細胞連接起來，”研究作者、馬克斯·普朗克生物控制論研究所所長伊萬·E·德·阿勞若解釋道。

該研究在一千多隻成年雄性小鼠身上開展。研究人員使用了各種技術來刺激或抑制迷走神經的活動，迷走神經在大腦和腸道之間的信號傳遞中起着關鍵作用。一些小鼠的迷走神經或布倫納氏腺的特定部分被改變或切除，以測試這些結構在腸道健康中所起的作用。

爲探究大腦的作用，研究人員操縱了大腦中被稱爲杏仁核中央核的部分，它在處理情緒，特別是壓力和恐懼方面起着重要作用。他們利用基因靶向、病毒注射和大腦成像等先進方法，繪製出了一條通過迷走神經將這個大腦區域與布倫納氏腺連接起來的途徑。通過刺激或抑制這些迴路，他們能夠觀察到這如何影響布倫納氏腺的活動和腸道的細菌組成。

此外，他們對小鼠進行了一系列生理測試，包括分析腸道內壁的厚度、腸道細菌培養情況，甚至監測小鼠應激暴露後對細菌感染的易感性。

研究人員發現，當中樞杏仁核受到抑制——無論是通過應激還是實驗性抑制——布倫納腺變得不活躍，減少黏液產生，使有害細菌增殖。相反，當中樞杏仁核被激活時，會導致迷走神經活動增加，進而刺激布倫納腺產生更多黏液。這促進了有益細菌的生長。

此外，研究人員觀察到，去除或損傷布倫納腺會導致免疫系統發生深刻變化。布倫納腺通過手術切除的小鼠比腺體完整的小鼠更容易受到細菌感染。這些小鼠腸道中的黏液層更薄，腸道通透性增加（這可能會導致炎症），有害細菌進入血液的可能性也更高。

“這項工作令人驚訝之處在於十二指腸腺對免疫的影響竟如此深遠，”德阿勞若告訴 PsyPost。“它們最初被認爲是用於對抗胃酸的。”

這一發現凸顯出布魯納氏腺不僅在維持腸道健康方面，而且在支撐整個免疫系統方面所起到的關鍵作用。這些腺體有助於在腸道中構築一個保護屏障，阻止有害病原體紮根。沒有這個屏障，免疫系統就會暴露無遺，身體抵禦感染的能力也會下降。

該研究描繪出了一條精準的神經迴路，藉由迷走神經將大腦的情緒中心和腸道連接起來。這條神經因在控制諸如消化和免疫反應等各種非自主功能方面的作用而聞名。在研究裡，當迷走神經受到人工刺激時，它會使腸道中的黏液增多，促進更健康的細菌羣落。反之，當迷走神經與布魯納氏腺的通信因手術或壓力而被中斷時，這種有益效果就會消失，致使腸道細菌的生存環境變得不太有利。

有趣的是，益生菌療法，也就是直接向腸道引入有益菌，能夠部分逆轉這些有害影響。益生菌是活細菌，當攝入量足夠時，可以通過恢復腸道細菌的平衡來帶來健康益處。研究人員發現，給處於壓力狀態下的小鼠施用益生菌，有助於恢復乳酸桿菌的健康水平，並改善腸道內壁的完整性，降低感染風險。

在一項實驗中，研究人員給布魯納氏腺被切除或遭到破壞的小鼠引入了乳酸桿菌和雙歧桿菌的益生菌混合物。益生菌治療顯著改善了小鼠的腸道健康，恢復了黏液的生成，促進了健康細菌的生長，並降低了它們對感染的易感性。這表明，即使大腦和腸道之間的自然聯繫被打亂，如在壓力或手術的情況下，引入有益細菌也有助於恢復腸道健康。

“必須明白，心理狀態能夠深刻地改變身體對抗病原體的能力，”德阿勞若說。“所以，心理狀態確實以實實在在的方式控制着我們抵禦疾病的能力。”

雖然這項研究提供了新的見解，但並非沒有侷限性。其中一個侷限性在於使用了動物模型，這意味着所得出的研究結果可能無法直接應用於人類。儘管研究人員能夠在人類腸道組織樣本中複製一些發現，但還需要更多的研究來確認相同的腦腸迴路在人類中是否存在。同樣，雖然該研究表明益生菌有恢復腸道健康的可能，但還需要更多的研究來確定這些治療方法怎樣應用於人類患者。

“存在一些警示，這當然是指該系統在人類中或許有着不同的運作方式，”德阿勞若指出。“然而，我們確實（在可能的範圍內）對人類的這些腺體進行了研究，到目前爲止得出的結論是它們保持瞭解剖結構，並且可能在免疫中發揮同等作用。腺體及其神經支配在哺乳動物中是保守的。從長遠來看，我們想研究這些腺體在已知由壓力引發或惡化的人類疾病中的作用——尤其是炎症性腸病和腸易激綜合徵。”

這項研究——“通過十二指腸腺改變腸道微生物組的應激敏感神經迴路 00779-7)”由郝暢、馬修·H·珀金斯、萊昂納多·S·諾瓦斯、馮謙、張彤、彼得·H·內克爾、西蒙·謝勒、魯斯·E·萊伊、韓文飛和伊萬·E·德阿勞若撰寫。