您可能聽說過益生菌有助於改善情緒和睡眠。然而，為什麼腸道會對大腦產生如此大的影響呢？事實上，雖然這兩個器官之間的關聯尚未完全釐清，但已逐漸發現它們之間存在著深厚的連結。腸道能夠影響許多方面，例如睡眠、情緒以及整體幸福感等。而且，這不僅僅是取決於您吃進了什麼！
腦腸軸（GBA）是腦部與腸道之間的雙向通路。GBA 使由腦部和脊髓組成的中樞神經系統（CNS）能夠與腸道進行「對話」。腸道內包含腸管神經系統（ENS，估計有 2 億至 6 億個神經元！）、腸內分泌細胞等人體細胞，以及腸道微生物群中的細菌和酵母細胞。GBA 也是經口攝取的益生菌影響大腦的途徑。
這條路線是透過三條主要的「高速公路」來運作的。
- 迷走神經：從大腦延伸至主要臟器的神經纖維束
- 心血管科
- 免疫系統
透過這些系統，腸道與大腦會藉由神經訊號、免疫分子、荷爾蒙及營養素相互溝通。這意味著，就像壓力會引發腸胃不適，或是名為「生長素釋放激素」（ghrelin）的荷爾蒙會向大腦傳達飢餓感一樣，其中一側的狀態可能會影響另一側。
此外，這也意味著某些益生菌可能對中樞神經系統產生影響。例如，透過 GBA 影響大腦多巴胺的益生菌，可能會對情緒產生正面影響。本文將詳細解說這些機制等內容，幫助讀者更深入地理解腸道與大腦之間的互動關係。
腸道微生物群與腦腸軸
微生物群-腸-腦軸（MGBA）是腦腸軸的一部分。MGBA 描述了腸道微生物與大腦之間的雙向通訊網絡。腸道內存在數兆個微生物，它們能夠將資訊傳遞至大腦。迷走神經、血液以及免疫分子，皆有可能在兩者之間傳遞腸道微生物的訊號。大腦會接收所有這些感官資訊，並與其他資訊整合，進而透過訊號來決定諸如壓力反應或食物代謝等行為。
以下說明 MGBA 在體內的作用機制。
迷走神經：腦腸軸的主要通訊路徑
迷走神經是一束傳導電訊號的大型神經纖維束。它連接中樞神經系統（CNS）——主要是大腦——與其他身體部位，包括被稱為腸管神經系統的消化道神經系統。迷走神經在多個位置將腦幹與胃、小腸及結腸相連。光從這份清單即可看出，迷走神經在腸道中扮演著重要的角色。
位於迷走神經末梢的受體能夠感知因食物消化而引起的胃部體積變化，而來自這些神經末梢的電訊號則能控制胃部將內容物排入小腸的時機。腸道系統可透過釋放負責傳遞飢餓感的荷爾蒙——生長素釋放激素（ghrelin），向中樞神經系統（CNS）發出「回應」。同樣地，有時光是想到食物，消化液的分泌便會開始。
那麼，腸道細菌究竟是如何影響大腦的呢？腸道會吸收營養素並將其釋放至血液中，其中一部分能抵達大腦。當腸道菌群失衡（即「菌群失調」）時，「有害」細菌及其有毒代謝物可能會透過提高腸道與血液之間屏障的通透性，而侵入血液中。正如前臨床研究所示，這可能引發導致神經退化的免疫反應。擁有「平衡」的腸道，對於整體健康至關重要。
另一方面，微生物群系、腸道與大腦之間的連結有時也會產生正面影響。研究顯示，特定益生菌菌株有助於降低與壓力相關的皮質醇水平。尤其是心理益生菌，可能對 MGBA 產生顯著影響。根據前臨床研究，L. plantarumPS128 是一種心理益生菌，能調節大腦中的多巴胺與血清素平衡，進而影響情緒與睡眠。
血腦屏障
血腦屏障（BBB）肩負著所有這些重要功能。這是因為血腦屏障具備一套嚴格的「過濾機制」，用以調節中樞神經系統（CNS）的穩態，從而發揮保護作用。這些限制有助於維持神經功能，並保護中樞神經系統免受毒性物質、病原體等不必要的「入侵者」侵害。一旦這種屏障功能喪失，便可能引發神經功能障礙。
然而，血腦屏障（BBB）有時也會阻礙有益物質從血液進入大腦。例如，多巴胺無法通過血腦屏障，但其生物合成前體——酪胺酸和L-多巴——則能通過。這些化學物質會在腦內特定神經元中轉化為多巴胺。因此，即使口服多巴胺，通常也無法提高腦內的多巴胺濃度。
針對血腦屏障的限制，有兩項值得注意的例外，分別是咖啡因和酒精。這兩種化學物質都會迅速被血液吸收，並因其化學特性，得以單純透過膜的擴散作用穿越血腦屏障。因此，咖啡因和酒精都會對人類的行為產生迅速的影響。
您可能曾讀到過，位於消化道內側的腸內分泌細胞，可合成體內多達 95% 的血清素。某些益生菌菌株也可能影響腸道內的血清素水平。然而，必須謹記的是，這些在腸道中合成的血清素並不會抵達大腦。腸道中的血清素雖對腸道蠕動起著作用，且能進入血液，但血液中的血清素及其他神經傳導物質無法通過血腦關門，因此不會對情緒產生直接影響。
因此，若益生菌能直接影響情緒或腦部活動，則必須是透過 GBA 的三條主要途徑（參見下圖）中的一條或多條來介導。例如，益生菌菌株可能會影響分子與迷走神經一端之間的結合，並傳遞影響大腦神經傳導物質活性的電訊號（迷走神經「高速公路」）。理論上，益生菌菌株也可能影響血液中神經傳導物質前驅體的生物合成水平，進而對大腦內的生成產生一定程度的影響（循環系統「高速公路」）。
腸道微生物代謝產物所產生的影響
循環系統為腸道與大腦之間的相互作用提供了重要契機。腸道會吸收營養素並將其釋放至血液中，而其中部分營養素最終能夠抵達大腦。例如，短鏈脂肪酸（SCFAs）是微生物所產生的一種代謝產物，它會透過包括循環系統及免疫系統在內的多種途徑，影響中樞神經系統的運作。許多益生菌菌株都能產生這些代謝產物。
短鏈脂肪酸（SCFAs）因能透過維持腸道屏障的完整性，對腸道健康發揮重要作用而備受矚目。此外，它還能協助維持血腦屏障，並促進腦部免疫細胞的成熟。
腸道微生物還會影響人體的新陳代謝，進而可能影響血液中營養素的種類與濃度。這不僅會影響大腦可利用的營養素，也可能影響血腦屏障的通透性。這種關聯意味著，腸道可能間接影響大腦中血清素、多巴胺或與情緒相關激素的生成。
例如，作為必需胺基酸的色氨酸，是大腦合成血清素和褪黑激素的原料，必須透過飲食攝取。土耳其火雞富含色氨酸（由於其與褪黑激素的關聯，有人認為這正是感恩節火雞會讓人感到睏倦的原因）。雞肉、全脂牛奶、鮪魚、燕麥等食物中也含有色胺酸。腸道微生物會影響腸道內色胺酸的代謝，進而影響血液中的色胺酸濃度，這可能進而影響大腦可用於生成血清素和褪黑激素的胺基酸總量。
免疫系統與腦腸軸
腸道在消化食物的同時，也蘊藏著免疫系統的大部分。腸道內的免疫細胞不僅有助於維持對食物的耐受性並支持有益菌，還能引發過敏反應或食物過敏，同時也能保護身體免受有害細菌的侵害。
腸道的免疫系統能夠感知腸道內的細菌，並與大腦進行溝通。樹突細胞是一種擁有稱為「樹突」的突起結構的免疫細胞，能夠感知腸道內容物，也就是腸道細菌或經口攝取的益生菌。在感知到特定種類的腸道細菌後，這些免疫細胞會移向淋巴系統。透過該訊號傳導過程，會釋放出一種稱為「細胞因子」的分子，而這些分子能夠穿越血腦關門。
這些細胞因子會與大腦神經元上的受體相互作用，從而改變大腦活動。值得注意的是，某些細胞因子與情緒及食慾有關。部分免疫活動會影響血清素受體和轉運體，進而可能影響情緒。
建立大腦與腸道的連結
如您所知，腦腸軸的機制相當複雜，目前尚未被完全理解。不過，我們希望透過這篇文章，能讓您更深入地了解腸道與大腦是如何透過多種方式進行溝通與協作的。若您想進一步了解益生菌如何透過腦腸軸產生神經學影響，可點擊此處查閱關於Bened Life產品中所含的腦腸益生菌菌株 L. plantarum PS128的臨床研究。
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非常有用。