凌晨三点的细胞房，第 n 次 WB 条带异常的你瘫坐在超净台前，满心无奈与沮丧。你以为这只是科研压力导致的 emo？但 Science 的研究却揭示了一个惊人真相：这很可能是你肠道里的拟杆菌门和厚壁菌门正在召开「神经劫持听证会」！
图源：来自于AI制图
2023 年 6 月，Science 上的一项重磅研究，首次捕捉到了菌群代谢物的「越狱路线」，其过程犹如一部精彩的特工大片——
Nature 研究（DOI:10.1038/s41586-022-04396-8）发现，丁酸等短链脂肪酸能激活脑内皮细胞的转运蛋白，如同持特别通行证的快递员，将微生物信号精准投递到前额叶皮层，对大脑功能产生影响。
迷走神经则如同搭建了 5G 网络，传输速度极快。肠道的 EC 细胞把血清素打包成「数据云」，仅需 0.2 秒就能直达杏仁核这个大脑的情绪中枢。想象一下，这速度比我们眨眼还快，瞬间就能将肠道的「信息」传递到大脑，影响我们的情绪。
更让人惊讶的是，大肠杆菌 K12 株如同「表观遗传黑客」，竟能悄无声息地修改海马体的 DNA 甲基化图谱。海马体对于记忆和情绪调节至关重要，大肠杆菌这一操作，无疑是在深层次上影响大脑的功能。
图源：来自于AI制图
脑-肠轴，作为大脑与肠道之间双向交流的网络，通过神经系统、免疫系统和内分泌系统紧密沟通，确保大脑与肠道之间的信息传递顺畅。而肠道菌群则通过产生代谢产物，如短链脂肪酸和胆汁酸，以及神经递质 γ-氨基丁酸、血清素等，深刻影响着脑功能和情绪。
更绝的是，这些分子还会选择性激活 mTOR 信号通路，而这正是我们做神经突触可塑性研究的经典通路。原来，微生物们早就参透了中枢神经系统（CNS）的运作密码，比我们想象中更了解大脑的「奥秘」。
图源：来自于文献截图
随着科技的飞速发展，前沿技术让菌群的「聊天记录」无所遁形。
空间代谢组学：给每个代谢物贴上「GPS 定位」
空间代谢组学技术，就像是给每个代谢物贴上了「GPS 定位」。它能够清晰地绘制出肠脑轴的物流地图，让我们看到各种代谢物在肠道和大脑之间的运输轨迹。通过这一技术，我们可以了解到不同代谢物在何时、何地发挥作用，为研究肠道菌群与大脑的联系提供了详细的「路线图」。
神经荧光示踪技术，则如同在迷走神经上安装了「行车记录仪」。它能够实时捕捉菌群信号在迷走神经上的传输实况，让我们直观地看到肠道菌群是如何通过迷走神经向大脑传递信息的。这一技术为揭示脑-肠轴的神经传导机制提供了有力的工具。
AI 预测模型：DeepMicro 算法预判菌群引发的抑郁倾向
AI 预测模型也在这一领域大显身手。例如 DeepMicro 算法，它可以通过分析肠道菌群的相关数据，预判菌群引发的抑郁倾向。就像一个智能的「预言家」，提前为我们预警可能出现的情绪问题，有助于我们早期干预和预防。
科研青年の菌群维稳指南
针对科研青年在不同科研阶段可能面临的肠道菌群问题，我们提供以下场景化解决方案：
PCR 跑胶焦虑期：补充膳食纤维维持菌群 β 多样性。膳食纤维就像是肠道菌群的「美食」，能够促进有益菌群的生长，维持菌群的多样性和稳定性，帮助我们在紧张的 PCR 实验阶段保持良好的身心状态。
动物实验攻坚期：慎用抗生素，改用噬菌体定向清除。抗生素在杀死有害菌的同时，也可能会误杀有益菌，破坏肠道菌群平衡。而噬菌体则可以精准地定向清除特定的有害菌，保护有益菌群，为动物实验的顺利进行提供保障。
论文投稿通宵期：特定益生菌组合可提升特定益生菌组合可提升 5-羟色胺合成效率。在论文投稿的紧张时期，补充特定益生菌组合，能够促进 5-羟色胺的合成。5-羟色胺又被称为「快乐激素」，可以改善我们的情绪，缓解压力和焦虑。
科研青年の菌群维稳指南
针对科研青年在不同科研阶段可能面临的肠道菌群问题，我们提供以下场景化解决方案：
PCR 跑胶焦虑期：补充膳食纤维维持菌群 β 多样性。膳食纤维就像是肠道菌群的「美食」，能够促进有益菌群的生长，维持菌群的多样性和稳定性，帮助我们在紧张的 PCR 实验阶段保持良好的身心状态。
动物实验攻坚期：慎用抗生素，改用噬菌体定向清除。抗生素在杀死有害菌的同时，也可能会误杀有益菌，破坏肠道菌群平衡。而噬菌体则可以精准地定向清除特定的有害菌，保护有益菌群，为动物实验的顺利进行提供保障。
论文投稿通宵期：特定益生菌组合可提升特定益生菌组合可提升 5-羟色胺合成效率。在论文投稿的紧张时期，补充特定益生菌组合，能够促进 5-羟色胺的合成。5-羟色胺又被称为「快乐激素」，可以改善我们的情绪，缓解压力和焦虑。
总结
当你在 western 的曝光仪前第 101 次叹气时，请记住：这不仅仅是你一个人在 emo，更是你体内 3 万亿微生物居民的集体抗议！
想要科研数据稳如老狗？那就先从善待肠道菌群开始吧，让这些小小的微生物成为你科研路上的得力「盟友」。
参考来源：
1.Needham, B.D., Funabashi, M., Adame, M.D. et al. A gut-derived metabolite alters brain activity and anxiety behaviour in mice. Nature 602, 647–653 (2022).
2.Needham, B. D., Kaddurah-Daouk, R. & Mazmanian, S. K. Gut microbial molecules in behavioural and neurodegenerative conditions. Nat. Rev. Neurosci. 21, 717–731 (2020).
3.Huang, F. & Wu, X. Brain neurotransmitter modulation by gut microbiota in anxiety and depression. Front. Cell Dev. Biol. 9, 649103 (2021).
点点「分享」、「点赞」和「在看」，给我充点儿电吧