細菌真地也會在我們的大腦中安家嗎

我們知道腸道中的細菌群體對我們的健康有很大的影響。這些相同的細菌可能會在我們的大腦中安家嗎？在美國加州圣地亞哥市舉辦的2018年美國神經科學學會（Society for Neuroscience）年會上呈現的一張海報引起了人們對高分辨率細菌顯微圖的關注，這些顯微圖表明這些細菌明顯地穿入和棲息在健康人類大腦的細胞中。這項研究是初步的，而且它的作者們謹慎地指出，他們從尸體中采集的組織樣本可能已被污染。但是對于展廳內的許多路人而言，細菌可能直接影響大腦中的過程---可能包括神經系統疾病的產生過程---是令人振奮的。

美國加州大學洛杉磯分校神經科學家Ronald McGregor（未參與這項研究）說，“它就像是[大腦中的]一個全新的分子工廠，具有它自己的需求......這太令人興奮了。”

大腦是一個受到保護的環境，通過包圍著它的血管的細胞網絡部分地阻擋血液中的內含物。成功地穿透這種血腦屏障的細菌和病毒會導致危及生命的炎癥。一些研究已提出距離較遠的微生物---那些生活在我們腸道中的微生物---可能會影響情緒和行為[1]，甚至影響神經系統疾病的發生風險[2]，但是是通過間接方式影響的。比如，腸道微生物組平衡受到破壞可能會增加一種不好的蛋白的產生[3]。如果這種蛋白沿著將腸道與大腦連接在一起的神經向上移動時，那么它可能會導致帕金森病。

美國阿拉巴馬大學伯明翰分校神經解剖學家Rosalinda Roberts指出，如果這是真的，那么這就表明微生物與大腦之間存在著意想不到的親密關系[4]。

她的實驗室研究了死后數小時內保存的腦組織切片，以便尋找健康人與精神分裂癥患者之間的差異。大約5年前，神經科學家Courtney Walker（當時是Roberts實驗室的一名本科生），對這些腦組織切片的精細圖片中出現的未被識別出的桿狀物體著迷不已。Roberts之前看到過這些形狀。她說，“但是我僅是對它們不予理會，這是因為我正在尋找別的東西。我會說，‘哦，這些東西又來了。’”

但是Walker堅持不懈，而且Roberts開始咨詢阿拉巴馬大學伯明翰分校的同事們。今年，一位細菌學家給了她意想不到的消息：它們是細菌。她的團隊如今已在他們檢查過的每個大腦樣本的某個地方發現了細菌---總共有34個大腦樣本，其中大約一半來自健康人，另一半來自精神分裂癥患者。

Roberts想知道在人死亡和大腦移除之間的幾個小時內，腸道內的細菌是否會從血管滲漏到大腦中。因此，她觀察了健康的小鼠大腦，這些小鼠的大腦在它們死亡后立即被保存。她觀察到更多的細菌。隨后，她研究了無菌小鼠的大腦，這些小鼠經過精心培養而缺乏微生物生命。它們都是無菌的。

RNA測序顯示大多數細菌來自腸道中常見的三種門：厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidetes）。Roberts并不知道這些細菌是如何進入大腦中的。它們可能已穿過血管，從腸道沿著神經向上行走，甚至通過鼻腔進入。她不能確定它們是有益的還是有害的。她沒有觀察到任何炎癥存在的跡象，這提示著與健康的大腦相比，迄今為止不能夠定量地確定它們，或者系統性地比較精神分裂癥患者的大腦和健康認的大腦。如果事實證實存在重大差異，那么未來的研究可能探究這種提出的“大腦微生物組（brain microbiome）”如何維持或威脅大腦健康。

在這項對這些電子顯微圖片的初步研究中，Roberts團隊觀察到常駐的細菌具有令人費解的偏好性。它們似乎棲息在星形膠質細胞中，其中星形膠質細胞與神經元相互作用并支持它們。特別地，這些細菌聚集在包圍著血腦屏障中的血管的星形膠質細胞的末端中和周圍。在神經元的被髓磷脂隔離的較長投射中，它們似乎也更加豐富。Roberts無法解釋這些偏好性，但想知道細菌是否被這些腦細胞中的脂肪和糖所吸引。

為什么沒有更多的研究人員觀察到大腦中的細菌？Roberts說，其中的一個原因可能就是很少有研究人員對死后大腦進行電子顯微鏡檢查。神經科學家可能---就像她最近所做的那樣---無視或未能識別他們獲得的大腦樣本中的細菌。

Roberts承認她的團隊仍然需要排除污染。比如，來自空氣或手術器械的微生物是否可以在大腦樣本提取過程中進入大腦組織？她計劃尋找這樣的證據。她還想排除儲存小鼠大腦時引入細菌或讓細菌滋長的解決方案。Roberts指出，在這張海報的參觀者中，“有一些懷疑論者”。她說：“我也部分上對此表示懷疑。”但是即使細菌從未真正地在活的大腦中茁壯成長，它們在死后大腦中的入侵模式也是令人關注的。

美國馬里蘭大學精神病學家Teodor Postolache說，“即便我們確實擁有Roberts提出的大腦微生物組，還有很多事情需要研究。”他研究了寄生原蟲剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii），它侵入大腦但并不總是引起明顯的疾病。他說，“我對其他事物能夠存在于大腦中并不感到吃驚，但是當然，如果是這樣的話，這就是革命性的。”他說，如果這些常見的腸道細菌經常性和良性地存在于腦細胞內部和周圍，那么它們可能在調節大腦的免疫活動中發揮關鍵作用。 “確切地證實這一點是一條漫長的道路，”他說，但是“這是一條激動人心的道路。”