益生菌改善心理健康，神经活性物质是法宝之一
相信很多人都经历过肚子难受时的那种忐忑不安，关于肠子和脑子之间存在联系对于很多人来说已经不是什么新鲜事。肠子和脑子，一个住在“楼下”，一个住在“楼上”，它们是怎么联系在一起的呢？其中之一就是通过神经活性物质，肠道微生物可以产生神经生化物质，也可以识别自身所产生的或来自宿主内部的神经生化物质。肠子和脑子就像上下铺的兄弟，它们的关系铁着呢！
现在，科学家们已经开始尝试使用益生菌来改善我们的大脑功能和行为。益生菌产生的神经生化物质可能通过神经免疫介导机制对宿主的免疫能力产生影响，也可能通过神经行为机制对宿主的行为产生影响。益生菌分泌的神经生化物质也可以影响邻近的微生物群落，进而影响宿主的生理。此外，宿主产生的神经生化物质被分泌到肠腔内，也可以影响益生菌的生长，比如，生物胺去甲肾上腺素可以增加某些益生菌的生长。因此，益生菌能够发挥有益于心理健康的作用，可能部分与它们能够产生神经活性物质有关，比如γ-氨基丁酸和5-羟色胺。
微生物可以产生与哺乳动物中发现的完全相同的神经生化物质，这似乎令人吃惊；然而，通常被认为是脊椎动物特有的神经生化物质及其同源受体，实际上广泛分布于自然界，从细菌到植物和昆虫中都有。大量文献记载，在正常的植物生理学中，从花粉萌发到刺激开花的过程中，都存在被认为是哺乳动物特有的神经生化物质。例如，植物的应激反应，比如西红柿和土豆，涉及到与哺乳动物应激反应相同的儿茶酚胺的产生。除了在植物中被发现，神经生化物质比如去甲肾上腺素也在昆虫和鱼类中被发现。
从植物到昆虫再到脊椎动物，这种广泛存在于自然界的现象也存在于微生物中，包括原核的和真核的。从微生物中分离出的神经生化物质已被证明在哺乳动物细胞中也具有生物活性，包括5-羟色胺、组胺、儿茶酚胺（如去甲肾上腺素和多巴胺）、胍丁胺、促肾上腺皮质激素、生长激素抑制素、黄体酮和γ-氨基丁酸。几十年来，科学家们一直在争论微生物中的这些神经生化物质的重要性，最广泛接受的是微生物使用这些物质作为细菌间交流的一种形式。确实，研究表明，细菌群落的生长需要单个细菌功能的高度专业化，这可能需要某种形式的细菌间交流来实现这一目标。
鉴于此，益生菌可以作为一种“神经递质传递载体”，具有治疗或管理行为和其它病理生理条件的潜力。许多精神药物以及其它用于治疗非行为问题的药物，本身就代表了神经生化物质或者其类似物。因此，那些能够产生神经生化物质的活性微生物也可以被归类为“神经生化药物传递载体”，它们与那些药丸为基础的同类产品是没有什么不同的。虽然益生菌定义的是活性微生物，然而，那些在生产或摄入过程中不能存活的益生菌仍然可以作为神经生化物质的传递载体，因为它们的细胞结构中可以包含神经生化物质，可能在它们被其它微生物或宿主的消化系统破坏后释放出来。因此，活菌或死菌可能同样有效。有的研究甚至对是否需要补充活菌也提出了挑战，研究表明，在结肠运动方面，益生菌发酵后的上清液就足以达到与益生菌本身相同的结果。益生菌中存在或产生的神经生化物质的数量很可能足以影响肠道局部免疫和神经生理过程，因为免疫细胞和神经细胞可以对极微量的神经生化物质迅速做出反应，比如γ-氨基丁酸。因此，益生菌所递送的神经生化物质可能代表了在摄入时细菌内所含的神经化学物质的量，或者是进入胃肠道内所产生的活性神经生化物质的量。因此，当一种神经生化物质被递送到一个特定的解剖部位时，这个解剖部位的各种细胞过程都会受到影响；含有或产生神经生化物质的益生菌本质上是可以被看作是神经活性物质的传递载体的。
产生神经活性物质的益生菌
大肠杆菌
大肠杆菌中最著名的一株益生菌是大肠杆菌Nissle 1917。大肠杆菌Nissle 1917最初是在第一次世界大战期间被分离出来的，在过去的几十年中，大肠杆菌Nissle 1917被广泛用于各种胃肠道疾病的治疗，表现出不同的疗效。大肠杆菌Nissle 1917也被证明可以增强新生儿的免疫反应能力。大肠杆菌也被证明具有产生生物胺多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素的能力；各种大肠杆菌中也发现其它神经生化物质，比如5-羟色胺的产生。1972年，科学家首次报道大肠杆菌K-12可以利用γ-氨基丁酸作为唯一氮源，所以细菌为了自身的利益，可以利用与哺乳动物神经系统普遍相关的神经生化物质。这也表明，如果一个细菌可以利用一种特殊的物质，它也可能有能力产生它们。初步研究数据表明，大肠杆菌Nissle 1917能够产生多种神经生化物质，包括γ-氨基丁酸和胍丁胺。γ-氨基丁酸的商业化生产就是通过通过一种表达大肠杆菌谷氨酸脱羧酶基因的重组细菌来实现的。
乳酸菌
乳酸菌是最早被证明能够产生大量神经生化物质的益生菌，比如乙酰胆碱；乳酸菌也是公认的组胺产生者。研究表明，罗伊氏乳杆菌产生的组胺足以抑制TLR2受体激活的人类单核细胞系中炎症性细胞因子的产生。然而，由乳酸菌产生的研究最多的神经生化物质毫无疑问是γ-氨基丁酸。2012年的一项研究报道从人类肠道中分离的各种乳酸菌菌株具有利用谷氨酸钠产生γ-氨基丁酸的惊人能力，非常值得注意的是，在这项研究中的一株短乳杆菌菌株能够在厌氧发酵过程中将谷氨酸钠100%转化为γ-氨基丁酸。
食品研究人员利用乳酸菌大量产生γ-氨基丁酸的能力来制造各种功能性食品。一项研究利用产γ-氨基丁酸的乳酸菌菌株发酵生产了富含γ-氨基丁酸的黑豆浆，然后将其饲喂给大鼠，进行强迫游泳试验，以评估其抑郁样行为。结果发现，富含γ-氨基丁酸的黑豆浆能显著减少大鼠在强迫游泳试验中的不动时间，效果与抗抑郁药氟西汀一样。这项研究提供了一些有启发性的证据，证明提供一种伽马氨基丁酸分泌的益生菌可以产生与使用富含益生菌来源的神经化学物质的功能性食品所观察到的相似的效果。在另一项研究中，口服鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)减少小鼠焦虑和抑郁行为的能力与大脑中GABA受体表达的中枢变化有关。或许，我们利用产γ-氨基丁酸的益生菌也可以获得与富含益生菌产生的神经生化物质的功能性食品类似的效果。另一项研究发现，口服补充鼠李糖乳杆菌减少小鼠焦虑和抑郁样行为的能力与大脑特定脑区γ-氨基丁酸受体表达的变化有关。当迷走神经切断时，这些变化就消失了。这表明，在补充鼠李糖乳杆菌的小鼠中，从肠道到大脑的神经信号在行为改变中发挥作用。
酵母菌
酵母菌也拥有产生神经生化物质的生化机制。例如，酿酒酵母在酿酒过程中可以产生褪黑素。此外，多巴胺和5-羟色胺也能够促进酿酒酵母的生长。
其它细菌
除此以外，其它一些细菌也可以产生神经生化物质。其中包括双歧杆菌，它可以产生γ-氨基丁酸；芽孢杆菌和链球菌可以产生儿茶酚胺多巴胺。
总之，益生菌可通过产生神经活性物质影响微生物-肠-脑轴，这为影响宿主的生理和行为提供了相当大的机会，这可能会影响宿主的健康和某些疾病状态的病理生理学。我们可以根据益生菌产生神经生化物质的能力选择合适的益生菌，并考虑益生菌产生特定神经生化物质所需的底物和辅酶因子的膳食供应，来达到改善或治疗神经精神疾病的目的。