精神益生菌：打通腸腦連結，利用體內微生物操控情緒的精神醫療新革命

史考特・安德森（Scott C. Anderson），資深科學記者，專精醫學專題和電腦程式編寫，曾共同創造電動遊戲《樂高島》（Lego Island），他的工作是結合電腦程式與醫學研究。他擔任「自由健康」（Freedom Health）公司的顧問，這間公司研究賽馬的細菌健康，並為動物和人類開發益生元。現居美國俄亥俄州的哈得孫（Hudson）。

約翰・克萊恩（John F. Cryan），愛爾蘭科克大學解剖學與神經科學系的教授和主任，在APC微生物體研究所（APC Microbiome Institute）擔任首席研究員，這間機構率先研究微生物體在健康和疾病中扮演的角色。現居愛爾蘭科克（Cork）。

泰德・戴南（Ted Dinan），精神病學教授，科克大學APC微生物體研究所首席研究員，曾擔任倫敦聖巴塞洛繆醫院（St. Bartholomew's Hospital）臨床神經科學和心理醫學教授。現居愛爾蘭科克。


譯者簡介 
王惟芬，臺大動物系、倫敦大學帝國理工學院科技醫療史碩士。日前在巴黎半工半讀，一邊於索邦法式文明課程修習法文，一邊翻譯寫作偶爾還兼中文家教。曾經謀生處：中研院動物所與生物多樣性中心、葉子咖啡店、總統府、臺大海洋所與臺大醫學院。譯著以科普、科學史、藝術史、環境科學及傳記文學為主。

【名人推薦】
「克萊恩和戴南站在探究大腦與腸道細菌關聯性的科學最前線，我們很高興他們把開創性的學術發現用平易近人的方式介紹給日常讀者。這裡沒有偽科學或誇大言詞，只有讓所有人都能受益的真實科學資訊。」──賈斯汀、艾瑞卡・桑內堡（Justin & Erica Sonnenburg），史丹福大學醫學院，《美好腸道》（The Good Gut）作者

「這是一本深具權威性，但十分引人入勝的書，提供關於腸－腦軸的最新研究和實用建議，這可能是當今最令人興奮的科學領域。本書由該領域的幾位傑出科學家撰寫，提出腸道內部的運作狀況，以及如何改變它來改善情緒，並且把腸道微生物體與心理健康和許多其他疾病的連結闡述出來，這些連結在過去一直未受太多重視。」──羅布・奈特（Rob Knight），加州大學聖地牙哥分校微生物體創新中心，《跟著我們的腸道》（Follow our Gut）和《髒養》（Dirt Is Good）共同作者

「這本書是必讀之作，書中對目前最迫切的心理與生理問題，提出了從微生物下手的解決方案。內容精采、深刻，而且可讀性極高。」──羅德尼‧迪特爾特（Rodney Dietert），康乃爾大學，《人類超個體》（The Human Superorganism）作者

「這本書透過充滿說服力、讓人欲罷不能、資訊詳實豐富的內容，讓我們充分了解微生物為什麼有可能影響我們的決定。安德森、克萊恩和戴南在這個往往難以用科學描述清楚的尖端領域中投注了畢生精力，三位作者完成了一件近乎不可能的任務，把150年來對無限複雜的人類行為所做的研究，整理成一本容易消化的書。這本書是名副其實的精神食糧！」──傑克‧吉伯特（Jack Gilbert），芝加哥大學微生物群中心，《髒養》（Dirt Is Good）共同作者

【前言】
細菌會控制你的大腦嗎？這問題很荒謬吧！細菌是小得不像話的東西，光是一個人體細胞就可以容納一千多隻細菌。然而，微生物似乎就是有超能力──噬肉菌可以在短短幾天內把一個人撂倒，黑死病也曾摧毀過好幾個文明。但這樣一類原始的生物真的能駕馭細膩地演化至今的人腦嗎？答案是肯定的。科學家對生活在我們體內數以兆計的微生物的認識與日俱增，過程中他們就發現，有些微生物確實能指揮你的心智，控制你的品味，改變你的心情。

2004年，我在俄亥俄州幫一家公司成立了一間實驗室，開始設計和分析結腸炎這類腸胃（gastrointestinal，簡稱GI）問題的動物實驗。期間我研讀了很多關於腸道健康與疾病關係的科學文獻，這些研究都提到腸道健康與心理健康之間是有關聯的，於是我特別注意從心理觀點談腸道細菌的文章，而發現了這個領域的兩位傑出人員泰德・戴南（Ted Dinan）和約翰・克萊恩（John Cryan）的研究。事實上，就是他們兩人提出「精神益生菌」（psychobiotics）這個新的專有名詞，用來指稱那些可以改善情緒的微生物。這些微生物是腸－腦軸（gut-brain axis），也就是腸道和心智之間的溝通上的要角。

我很快就發現克萊恩和戴南的研究產能極高，光是過去這十年內就共同寫了四百多篇經過同儕審查的科學文章。約翰・克萊恩和泰德・戴南都任職於愛爾蘭科克大學學院（University College Cork，簡稱UCC），約翰是解剖神經科學的的講座教授，泰德是精神病學系主任。他們兩人都是UCC的APC微生物體研究所（APC Microbiome Institute）的計畫主持人，帶領一群來自世界各地的優秀年輕研究員進行這項開創性的研究。

克萊恩和戴南正在領導的這場革命，顛覆了生物學幾乎每一個分支長期接受的學理，而且可能徹底影響我們在保健和治療疾病上所採取的作法。所以我決定要寫一本關於精神益生菌的書時，我很清楚要找誰當我的引導者。我透過Skype和這兩位博士聯繫上，我們開始對談，最終的成果就是在科克享用了一頓鮮魚和香檳的愉快晚宴，以及這本你正在閱讀的書。
在這本書中，我是主要的敘事者，負責向你介紹基礎的生物學知識，而約翰・克萊恩和泰德・戴南則會帶你進入他們的實驗室。書中由他們敘述的部分會以不同字體表示，像這樣：

在神經科學和醫學中，在思考情緒的調節時，我們已經習慣於只考慮頸部以上發生的事，但這個情況正在改變。許多研究結果，包括我們在UCC的APC微生物體研究所進行的研究，都¬完全顛覆了這個概念。我們開始充分認識到腸道功能和食物對我們精神健康的重要性。

這就是克萊恩和戴南在說話。他們說的話會貫穿本書，逐步說明研究的進展。他們有時候會直接引用他們已發表的研究報告，有時候則是對這個領域深具前景的研究方向提出看法。本書涵蓋他們的精神益生菌理論，以及其他數十位發現腸道微生物與大腦間存在類似關聯的科學家的研究。克萊恩和戴南耐心地審閱了這整本書；這是一次美妙的合作，我們希望能給讀者帶來最好的心情。──史考特・安德森（Scott C. Anderson）

病，其中很多疾病都伴隨了憂鬱症，包括帕金森氏症、阿茲海默症、腸躁症（IBS）、炎症性腸病（IBD）、肥胖症、牛皮癬、關節炎、多發性硬化症（MS）、自閉症等等。這些疾病有時一開始的症狀就是憂鬱或焦慮──有時則是在憂鬱或焦慮中結束。

我們的研究顯示，身體就像英國影集《唐頓莊園》一樣：有兩個社群住在同一棟房子裡，雙方都需要彼此才能生存，但平常多少都當對方不存在。只有在樓下出問題時，樓上才會有真正的戲碼上演。

研究持續揭露出看似無關的腸道和腦部疾病的關聯。乾癬和溼疹這類皮膚病，與多發性硬化症這類腦部問題有何關係？出人意料地，關聯正是腸道微生物相。就連像自閉症這樣棘手的病症，也有機會用精神益生菌來改善。正常的社交關係可能取決於健康的腸道。
有趣的是，你可以用極少量的病原體細胞壁來誘發憂鬱症，這證明人菌之間的戰爭持續了一段漫長的歲月，足以讓我們的祖先演化出用來直接對付它的基因，即使細菌分子濃度很低，免疫系統也可以偵測到。這部分屬於你先天（innate）的免疫系統，不需要任何訓練。它只是反應，而且速度很快。
但是你有另一套較微妙的免疫系統是需要訓練的，那就是適應性（adaptive）免疫系統。這套後天的系統極度複雜，會和你的微生物相密切配合，在從未見過的病原體入侵時保護你。這雖然是十分了不起的設計，可惜還有不完美的地方，有時會造成嚴重的連帶損害。在本書中你將學會如何微調這套適應系統，避免發炎反應一發不可收拾。
基因當中含有構成身體所有蛋白質的設計藍圖。有些遺傳疾病，如鐮狀細胞貧血症或亨丁頓舞蹈症，病程的發展無法避免，也難以治療，甚至沒有治療的可能。但也有很多和遺傳有關的疾病，如癌症、自閉症或思覺失調症，則還有改善的機會。療程就從你的微生物基因開始，它的數量遠遠超過體內的人類基因達100倍之多。這讓人有點自慚形穢，因為從局外人的角度來看，人是一個混合動物，在遺傳上「人的成分」僅占1%。
這樣的遺傳豐度來自腸道微生物的多樣性，其中有數千計的物種，每一種都帶有一組獨特的基因。但由於這些微生物的族群會隨著每一餐飯而轉變，而且你可以控制吃進去的食物，換言之，大自然給了你一種調整自己基因庫的方法。本書將告訴你要如何簡單又安全地讓大自然站在你這一邊。

微生物奇觀
腸腦連結的科學研究結果往往違反直覺，處處都是驚奇。在本書中你會發現許多意想不到的腸腦關連。例如：

．嬰兒需要腸道細菌才能正常發育。研究顯示在無菌環境中飼養的鼠崽，會比較容易焦慮並出現某些認知缺陷。要發育出適當的神經連結，大腦需要健康且平衡的腸道微生物相，而且要儘早建立。若是提供得太晚，這個效應就無法逆轉。
．腸道可以變成一座體內的釀酒廠，讓你酒醉。有很長一段時間沒有人敢相信有這種效應，受害的人都被懷疑偷喝酒。後來科學家才發現，酵母菌有可能在小腸中生長，並產生足夠的酒精讓你不喝酒也會醉。這是腸腦之間令人意想不到的關聯，最後是用抗真菌藥物才治好了患者的持續性宿醉。
．細菌生長在蔬菜的組織內部，洗菜只會把表面洗乾淨。好在這些微生物大多是良性的，有的甚至有益健康，而且也為生機飲食運動提供了新的闡述。這些微生物會如何影響心智？
．能夠影響心智的微生物會讓動物做出危險甚至致命的行為。比方說，受到弓蟲屬（Toxoplasma）微生物感染的小鼠會對貓尿感到興奮。這原本是一個糟到不能再糟的生活策略，但對微生物來說卻有很有用，透過這種可怕的心智迷惑技巧，它終將進入貓的體內。一旦成功，弓蟲就能完成它惡毒的生活史。
．我們體內只有1%的基因是人類基因，這些基因相當穩定，但另外99%的微生物基因都在不斷變動。就基因的層面來看，你每天早上起床都是不一樣的生物。
．我們的文明真的是為了微生物的利益而建立起來的嗎？快樂的人通常比較善與人交，社交程度愈高，我們體內的微生物就有愈多的機會交流和傳播。

何以區區的微生物就能達成這些了不起的成就？可能與一項驚人的事實有關，那就是這些不起眼的小生物與我們高度演化的腦細胞用的是同一種語言。

我們在研究中發現，很多細菌能夠產生人腦中最重要的某些神經傳導物質，如血清素、多巴胺和GABA（γ-Amino Butyric Acid，γ-胺基丁酸）。我們不認為這些細菌的神經傳導物質會直接進入人類大腦，但我們確信這些細菌能夠製造影響我們腦功能的物質，這些物質會作用在直接連接到大腦的迷走神經上。

良好的健康取決於健康的生物膜
低估這些微小生物會損及我們自身。所謂的單細胞細菌實際上可以形成如城市般的大型複合體，也就是由好幾個物種組成、和諧地生活在一起的生物膜（biofilm）。這聽起來頗有異國情調，但實際上就近在身邊，每次走過地衣覆蓋的岩石時，你就是踩在生物膜上。人體內和人體上的生物膜是地衣的遠房親戚，具有類似的韌性和團結性等特徵。
生物膜的構造複雜得非常精采，其中有運送養分的孔洞，作為基本的循環系統。它會維持一層保護性的外層，像原始的皮膚，能防止水分流失。生物膜中的各個物種會使用信號傳導分子來相互溝通，其中包括神經傳導物質（neurotransmitter）。它會聚集消化酶，創造出基本的消化系統。這種狀態下的微生物已不再是單細胞生物，本質上已經成了一種強悍的多細胞生物。
生物膜是無所不在的，從你的口腔，一直到你的肛門都有。在你嘴裡的有所謂的菌斑；你的小腸裡要是有病原生物膜，可能會導致克隆氏症（Crohn’s disease）。這種生物膜是無法避免的。所幸，你可以動用體內原有的微生物大軍來對付它們。你可以在整個腸道內鋪滿生物膜，這是你忠貞不二的防禦陣線，是病原體強勁的對手。若是建立得當，一層配合度高的生物膜可以帶來終生的腸胃幸福，不受炎症的影響，也不會受到經常伴隨發炎而出現的憂鬱症和焦慮症的糾纏。
微生物相失衡會引發免疫反應，稱為微生態失調或菌叢不良（dysbiotic）。這種情況可能導致發炎，是造成憂鬱和焦慮的顯著因子之一。更糟糕的是，這還是心智能力衰退的主要預測指標，因此無論情緒如何，菌叢不良對每個人來說都是很重要的問題。憂鬱症與腦萎縮有關，所以憂鬱症不只會讓你今天狀況不佳，可能還會造成更嚴重的長期影響。在書中我們會告訴你如何減緩腸道發炎，找回你應得的身心健康。
我們怎麼知道微生物會控制人的情緒？有很大一部分來是自動物研究，本書會經常提出這方面的證據。這些都是非常前衛的醫學研究，不過隨著以人類為對象的研究開始進行，目前已經發現有許多結果都呼應了動物研究的發現。

在實驗室中，我們已證明腸道微生物可用來轉移憂鬱情緒。我們把重度憂鬱症患者的糞便轉移到大鼠體內，發現牠們的情緒與對照組的大鼠不同，也變得憂鬱起來。情緒不僅可以透過糞便微生物轉移，還可以從人類轉移到大鼠身上，證明了在某種程度上，精神益生菌的效應是不分物種的。
這也代表特定的微生物相可能會影響人的情緒。因此，要是有一天得接受糞便移植時，除了要確定捐贈者是否患有傳染病以外，可能也必須知道對方的心理特質，以防萬一。3

另一項針對健康成年男性的研究，發現了一些意想不到的心智影響。

我們給健康男性受試者服用精神益生菌後，他們的焦慮程度降低。這種效果大到讓他們足以感受到壓力減輕。這些健康男性也接受了智力測驗，結果發現他們的認知功能，尤其是記憶力獲得了改善，而且有統計上的顯著差異。就是在這項研究中，我們在人類身上發現了和動物實驗完全相同的結果。

這些研究在小鼠和人類之間架起了一座美妙的橋，不過沒有人會期待所有在囓齒類身上發現的，都能直接套用在人類身上。即使人和老鼠都很喜歡乳酪，我們之間還是存在很多差異。小鼠身上有些常見的細菌在人類身上很罕見，反之亦然。但至少這個連結在原理驗證上是大有可為的。這些研究還彰顯了另一個事實：即使在健康成年人身上，精神益生菌也能強化認知功能。
這本書帶來了各種希望，不只對憂鬱症或焦慮症患者，對多種令人耗弱的疾病也是，事實上，對每一個想要改善心理健康、獲得良好身心狀態的人來說，這些研究結果都是一大福音。微生物與你的心智互動的故事處處都是驚奇。

給小鼠服用精神益生菌後，牠們變得平靜放鬆得多，行為表現如同服用了煩寧（Valium）或百憂解（Prozac）。我們檢視牠們的腦，發現有了廣泛的改變。問題是這是怎麼發生的？腸道中的細菌怎麼能和你的腦溝通？

這些問題都沒有簡單的答案；不可能只吞一顆益生菌就期待魔法發生。今天市面上有許多益生菌產品都保證能幫你走上健康之路，但研究顯示這些產品不是全部都有效。這本書就要告訴你如何在眾多信誓旦旦的產品中做選擇。事實證明，你可以透過簡單、全天然的飲食，和攝取特定的微生物食物與營養補充品，來找回身體的主控權。驚人的是，對許多人來說，這些變化就跟服用藥物的結果一樣強大。