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從「腸」計「憶」:記憶力居然跟腸道健康有關!


人體神經系統與器官關係卡通圖
人體神經系統與器官關係卡通圖
國泰醫院-醫學報導刊載-老年醫學科黃柏堯醫師
國泰醫院-醫學報導刊載-老年醫學科黃柏堯醫師

認知功能下降與失智症的人口數正逐年上升,根據世界衛生組織WHO的統計,全球已經有超過五千五百萬的人口正被失智症所困擾,而且以每年一千萬人的速度增加當中,台灣失智症協會推估,台灣失智症人口將持續攀升,推估民國110年12月底台灣失智人口共312,166人,佔全國總人口1.34%,亦即在台灣約每74人中即有1人是失智者。未來的20年中台灣失智人口數以平均每天增加近48人;約每30分鐘增加1位失智者的速度成長著,且失智總人口佔全國總人口比逐年成長;其中,有50-60%的失智症患者確診為阿茲海默症。雖然阿茲海默症是一種已知的神經退化性疾病,但經過十幾年的藥物開發,且已經投入了大量資源研究,卻仍缺乏有實證效果的藥物被製造出來。失智症令人害怕的原因在於:漸進式地認知功能缺損,會使得患者的生活自理能力下降,大幅增加失能的風險,而且根據統計,全球每年投入超過十三億美金的預算在提供失智症患者的醫療照護,其中有一半是照顧相關的費用。


腦神經相關的退化疾病看似為無解的醫療難題,而近年來醫學研究發現,腸道功能會影響腦部健康狀態,甚至腸道功能的退化會連帶加速認知功能的減退,因此,認識並提升「腸道功能的重要性」,是預防腦部退化與逆轉認知功能的關鍵所在。


一、腸道的重要性


在人體的腸道當中,有一套自主且完全不受大腦控制的腸道神經系統(enteric nervous system, ENS)專門負責指揮腸道運作,且可以透過交感與副交感神經與大腦神經進行溝通與訊息交換。同時,腸道也是人體與外界物質接觸最多的一個器官,因此有70%的免疫細胞都位於腸道系統當中,負責清除壞菌、建構人體防禦能力。若是腸道免疫功能弱化,則容易造成免疫能力下降、增加過敏與罹患自體免疫疾病的機率。

另外,根據研究發現,人體內的細胞總數約為37兆個以上,而體內菌叢的數量卻超過百兆個,其中99%都居住於腸道內,就是我們所知道的腸道菌。腸道菌的功能包含吸收養分、製造維生素、維持免疫功能、代謝營養素與影響神經傳導物質的分泌;從細胞的數量上看,與人體細胞總量比例約為十比一,若考慮基因數則超過一百五十比一,因此腸道內細菌對人體機能的影響程度遠超過我們的想像,甚至被稱為「被遺忘的器官」。


二、腸道與大腦之間的溝通:腸腦軸


前面提到了,腸道神經是一個獨立系統,它與大腦的中樞神經系統要有連結,就自然需要一條「軸線」,我們稱之為「腸腦軸」。而這條軸線其實是由四大部分組成,分別是迷走神經系統、腸道免疫系統、腸道菌代謝物與壓力反應賀爾蒙系統。


迷走神經系統:迷走神經是大腦的第十對腦神經,是人體當中最長的一條神經,連接了體內大部分的器官,包含腸道系統。它負責體內的內在感知系統,包含體溫恆定、心跳速率、飢餓飽足感,也負責傳達大腦所下的指令,影響人的運動能力、調節消化功能等。

腸道免疫系統:腸道菌失衡(dysbiosis)、細菌內毒素(又名:脂多醣 lipopolysaccharide; LPS)與慢性食物過敏原會引發腸道免疫系統的活化,長時間的活化會造成免疫能力失調,引發全身性的慢性發炎。發炎物質也會透過血液循環影響大腦功能,被認為與阿茲海默症、帕金森氏症、慢性疼痛、憂鬱症等腦部發炎疾病相關。

腸道菌代謝物:某些特定的腸道菌叢已經被證實會製造「正腎上腺素、多巴胺與GABA」等神經傳導物質,會透過這些腸道菌的代謝產物來與中樞神經系統互動,並維持腦部機能。再來,腸道菌會以飲食中的「膳食纖維」為原料,來製造腸道上皮細胞所需要的「短鏈脂肪酸」(short chain fatty acid, SCFA),進而維持腸道功能的正常運作、增強腸腦軸的穩定。最後,腸道菌也被證實會協助分泌俗成快樂賀爾蒙的「血清素」(serotonin),這同時也是腸道細胞與大腦神經元溝通最重要的神經傳導物質之一。

壓力反應賀爾蒙系統:人體處於壓力時,就會自動啟動壓力反應系統,透過腎上腺素的分泌,來回應外界環境的壓力,但長期的慢性壓力會抑制腸道蠕動、降低吸收營養能力與降低腸道細胞的再生,透過腸腦軸的連動性,影響腦部生理機能正常運作。


三、哪些腸道問題會引發大腦退化?


腸漏症與慢性發炎:腸道上皮細胞之間的緊密結合,能有效保護人體不受外來細菌的侵入,但如果腸道黏膜長期處於發炎狀態,就會出現黏膜滲動的情況,會讓細菌、病毒、未消化完全的大分子食物或是重金屬等有害物質進入體內,引發慢性發炎反應,稱之為「腸漏症」(leaky gut syndrome)。發炎物質進入體內後,會隨著體內循環造成腦部神經發炎,引起腦神經退化與全身系統性症狀。

腸道菌叢失衡與細菌內毒素累積:近年來研究發現,腸道菌內毒素LPS會隨著血液循環進入大腦當中,尤其影響記憶生成的「海馬迴」與「新生皮質區」,影響神經細胞正常運作,造成記憶力下降。另一方面,腸道菌內毒素也會引發全身性發炎反應,連帶影響保護大腦的「血腦障壁」(blood brain barrier, BBB),增加免疫細胞激素與毒素影響腦部的機會,造成「腦漏症」(leaky brain syndrome)。

腸道菌類澱粉蛋白酶的產生:以大腸桿菌為首的腸道菌族群會製造類澱粉酶,用來增加菌叢自身的穩固性,並且減少被人體免疫系統攻擊消滅的機會,而過量的腸道菌類澱粉酶卻會引發全身性免疫系統的活化,連帶增強大腦神經細胞的類澱粉酶製造與沉積,造成阿茲海默症風險的提升。


四、注意腸道保健,建立良好生活型態


腸道的症狀通常都比認知功能、腦神經退化來的提早許多,因此腸道的保健需要從年輕時就開始做起,腸道健康不只與糞便的排泄功能相關,更是維持體內營養狀態、免疫功能和保護認知功能與記憶力最重要的一環。


想要維持好的腸腦軸平衡,可以跟著以下步驟一起做:


關注腸道蠕動能力:每天至少有25-35克的膳食纖維、2000毫升的水分攝取;穩定且規律的運動、培養每天讓自己大笑或是深呼吸數次的習慣,讓身體的壓力得到釋放,減輕腸道的負擔。

提升腸道黏膜健康:均衡的飲食內容、減少精緻糖分的攝取,是維持黏膜健康的不二法門。第二,透過食物過敏原檢測的方式了解自己是否有慢性食物過敏的問題,利用消除飲食法(elimination diet)的方式避免腸道免疫系統的過度活化;最後,適當補充鋅、維生素D與麩醯氨酸等會幫助腸道黏膜修復的營養品。

維持腸道菌叢平衡:飲食中含有足夠的膳食纖維、益生元與益生菌,可以有效地維持腸道菌相的完整度與平衡,並減少因不良的生活型態、有污染的生活環境與年齡老化等因素,造成的腸道菌相失衡。


延伸閱讀:「功能醫學與腸道健康通過飲食調整、營養補充和壓力管理等方法,功能醫學能夠有效改善腸道健康,並預防和治療多種疾病。



 


參考資料:

Mayer, E. A., Knight, R., Mazmanian, S. K., Cryan, J. F., & Tillisch, K. (2014). Gut microbes and the brain: paradigm shift in neuroscience. The Journal of Neuroscience, 34(46), 15490-15496.腸道微生物和大腦:神經科學的範式轉變。《神經科學雜誌》
Cryan, J. F., & Dinan, T. G. (2012). Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience, 13(10), 701-712. 改變思維的微生物:腸道微生物群對大腦和行為的影響。《自然評論·神經科學》
Bonaz, B., Bazin, T., & Pellissier, S. (2018). The vagus nerve at the interface of the microbiota-gut-brain axis. Frontiers in Neuroscience, 12, 49. 迷走神經在微生物群-腸道-腦軸中的作用。《神經科學前沿》
Ghaisas, S., Maher, J., & Kanthasamy, A. (2016). Gut microbiome in health and disease: linking the microbiome–gut–brain axis and environmental factors in the pathogenesis of systemic and neurodegenerative diseases. Pharmacology & Therapeutics, 158, 52-62. 健康和疾病中的腸道微生物群:將微生物群-腸道-腦軸和環境因素與全身性和神經退行性疾病的發病機制聯繫起來。《藥理學與治療學》
Sender, R., Fuchs, S., & Milo, R. (2016). Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. PLoS biology, 14(8), e1002533. 重新評估人類微生物群落的規模。《自然期刊》

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