沿著脊髓向上延伸的部分我們稱為腦幹，它的下端與脊髓相連，上端與大腦相連。
在其中有幾個特殊的位置，他們會產生影響我們情緒的神經遞質，例如去甲腎上腺素（NE）、腎上腺素（E）、多巴胺（DA）和5-羥色胺。
腦幹周圍的許多其它中心也都相互作用，在整個大腦中傳遞複雜的資訊，有時會使我們情緒高漲，有時又會破壞我們的情緒，這些神經遞質在維持人體內環境穩定方面也起著至關重要的作用。
但是有些人就要問了，這些激素的變化不都是在腦中進行的，跟腸道又有什麼關係呢？又是什麼神經遞質受到了影響呢？接下來我們就來一一瞭解。
腸-腦軸是什麼
腸神經系統（ENS）也被稱為內在神經系統，控制著胃腸系統的功能。由分佈在從食管至直腸的消化道器官內數目巨大的神經元和初級、次級、第三級神經纖維組成的神經網路構成。
其中感覺神經元負責感知消化道內的化學成分和機械張力變化；運動神經元能夠加強或抑制消化道內平滑肌的運動或消化腺的分泌；中間神經元負責聯絡感覺神經元和運動神經元。
儘管胃腸道透過自主神經系統（即交感神經和副交感神經）的神經支配與中樞神經系統（CNS）直接接觸，但胃腸道有其獨立的反射活動。ENS和CNS之間的相互作用，被稱為腸-腦軸。
現代研究發現，神經遞質包括：
5-羥色胺、去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺
，可在調節腸-腦軸方面發揮重要作用。其中腸道微生物群是腸-腦軸病理生理效應的一個重要組成部分，這也解釋了為什麼腸易激綜合徵患者更容易患有焦慮等精神疾病，而包括自閉症在內的大多數精神疾病患者會表現出嚴重的腸道失調的原因。
下面我們就來看看這些與情緒相關的重要的神經遞質和腸-腦軸之間的聯絡吧。
血清素
色氨酸是血清素生物合成前體色氨酸是一種必需的氨基酸，存在於飲食蛋白質中，包括肉類、奶製品和水果等中，當色氨酸一旦被加工完成，就能夠穿過血腦屏障，在腦幹中縫核內代謝成5-羥色胺，另外，大部分5-羥色胺的合成是發生在胃腸道內的腸嗜鉻細胞（EC）和腸神經中的。
5-羥色胺在中樞神經系統和腸道中的合成是相同的，由於大腦和腸道中都存在5-羥色胺，選擇5-羥色胺再攝取抑制劑（SSRI）不僅能夠治療抑鬱症和其他神經系統疾病，還能夠減輕疼痛和其他與慢性胃腸疾病相關的症狀。
與微生物群的關係
腸道微生物群是指生活在腸道內的微生物群。
5-羥色胺的合成需要其前體色氨酸，而腸道微生物群本身也可以直接利用色氨酸，從而降低其對宿主的利用率。例如大腸桿菌，液化無色桿菌，和大腸桿菌旁大腸桿菌，均是透過色氨酸酶將色氨酸分解成吲哚，另外他們轉化的副產品還包括丙酮酸鹽，丙酮酸可用於其他代謝功能，如細胞呼吸，以及大量對腸上皮細胞有毒的氨。
平衡的腸道微生物群是黏膜免疫防禦的生理功能所必需的，5-羥色胺有助於免疫反應，他們在淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上均發現了5-羥色胺受體。影響5-羥色胺免疫調節作用的因素可導致腸道炎症和胃腸道疾病的發生。
5-羥色胺（5-HTP）的前體也會·促進微絨毛髮育中肌動蛋白的重塑，以促進免疫細胞的吞噬活動，並誘導巨噬細胞的細胞外訊號調節激酶（ERK）磷酸化。
5-羥色胺雖好，但也不能貪多
雖然5-羥色胺有助於免疫反應，但是過多的5-羥色胺同樣會導致反效果，過高的血清素水平的增加可以增強群體感應能力。
什麼是群體感應？群體感應是近距離細菌透過化學訊號相互交流的過程。細菌間的交流是生物膜形成、群體運動、基因表達誘導、胞外多糖產生和毒力因子交換所必需的。
高水平的5-羥色胺不光增加了促炎細胞的因子產生，還增加了腸道生物膜的形成，反而會惡化了腸道的病理表現。
兒茶酚胺
兒茶酚胺是由兒茶酚基和胺側鏈組成的單胺類，他們對人體有廣泛的影響。
兒茶酚胺主要有三種：
去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺
；
去甲腎上腺素和腎上腺素也被稱為“戰鬥或逃跑”的外周兒茶酚胺，而多巴胺是一種中樞作用的兒茶酚胺。他們涉及許多神經通路，如獎賞途徑。
多巴胺主要在大腦中合成，快感通常與大腦的快感和愉悅感聯絡在一起。
胃腸道中兒茶酚胺的營養吸收
腎上腺素在人體對腎上腺素和腎上腺素的吸收率中起主要作用。
除了葡萄糖吸收外，腎上腺素還影響其他幾種分子和離子轉運蛋白的吸收，並能對跨細胞運動的青黴素進行轉運。
與其他兒茶酚胺相比，多巴胺在調節胃腸道電解質吸收方面的作用很小。
與腸道菌群的關係
腸道內有許多對人類健康至關重要的細菌。它們有助於消化，產生維生素，防止有害細菌。然而，由於與細菌的不斷相互作用，腸道必須有一個龐大的免疫系統和固有的特性，以保護宿主免受生物體的入侵。
大多數與腸道系統相互作用的兒茶酚胺是透過位於腹腔、腸繫膜上神經節和腸繫膜下神經節的節後交感神經元介導的。這些神經元在漿膜表面與腸道相互作用，並支配血管床和腸神經系統，這些節後交感軸突幾乎投射到全身的每一個淋巴組織。從神經元釋放的5-羥色胺和兒茶酚胺可以影響腸道內的微生物群，從而改變細胞因子和細菌分子的釋放。
兒茶酚胺與腸道免疫系統
先天免疫系統作為抵禦外來病原體的第一道防線，其中巨噬細胞是腸道固有免疫系統的重要組成部分，可迴圈並持續監測胃腸道病原體。
巨噬細胞也分為兩類，他們的功能也取決於其所在的位置，粘膜巨噬細胞位於靠近腸腔的位置，而它們的對應物，肌層巨噬細胞則位於腸神經細胞旁兩腸肌層之間的區域。這兩類不同的巨噬細胞在保護和調節腸道黏膜和運動方面發揮著不同的作用。
黏膜巨噬細胞參與對致病菌的持續監測，並在對飲食抗原的耐受性中發揮作用，而肌層巨噬細胞則調節腸道神經元和蠕動。由於肌層巨噬細胞與腸神經元的距離很近，區域性濃度的去甲腎上腺素可導致區域性炎症抑制，而不產生全身效應。
兒茶酚胺對有害菌群的影響
兒茶酚胺不僅抑制宿主免疫系統，而且還會增強和刺激細菌毒性因子和細菌疾病的發病機制。
以一種非免疫的方式，應激激素也能與細菌和環境相互作用，幫助細菌繁殖，而不是影響宿主免疫系統，包括空腸彎曲桿菌，大腸桿菌，幽門螺桿菌，銅綠假單胞菌，和腸沙門菌屬等均出現了生長加速的現象。
細菌的存活部分取決於它們分離鐵的能力。致病細菌分泌鐵載體以對抗人類透過乳鐵蛋白/轉鐵蛋白糖蛋白對鐵的隔離，而兒茶酚胺能促進人乳鐵蛋白和轉鐵蛋白中鐵的去除，且與細菌生長呈劑量和時間依賴關係。
兒茶酚胺透過與鐵形成直接絡合物Fe3+以及隨後的鐵還原，從Fe3+ 到Fe2+釋放出鐵供細菌使用。
除鐵釋放外，兒茶酚胺還能刺激各種毒力因子的表達，從而進一步促進細菌的侵襲。例如去甲腎上腺素可以增加沙門氏菌鞭毛和其Ⅲ型分泌系統的表達，從而間接地促進沙門氏菌的生長。
神經遞質與疾病
5-羥色胺和兒茶酚胺廣泛參與許多生理過程，因此，其水平和/或活性的變化與多種人類疾病有關，就像人傷心難過時會沒有食慾，而心情大好的時候能吃兩碗飯一樣。
神經遞質也在腸-腦軸中發揮著調節的作用。
兒茶酚胺
兒茶酚胺影響著全身，從大腦的快樂感到胃腸道的調節。因此，中樞神經系統疾病自然也會影響到腸神經系統。
例如帕金森病（PD）是中樞神經系統和神經系統之間的複雜聯絡受到破壞時所發生情況，這是一種神經退行性疾病。由於多巴胺神經元的丟失，胃腸功能障礙成為了PD的一個重要特徵。
而另一種疾病腸易激綜合徵（IBS）也是非常依賴體內激素水平的，IBS會引起腹痛、腹脹、腹瀉和便秘，且症狀與腹痛的嚴重程度無關。IBS的患者，他們的中樞興奮迴路的活動傾向於更強興奮性和更少的抑制性。由於IBS的一個重要因素是由應激引起的，所以·症狀可以透過控制飲食、生活方式和壓力來控制。
5-羥色胺
在中樞神經系統中，5-羥色胺是與情緒和行為有關的認知領域中的一個關鍵角色，慢性應激會對行為、認知以及腸道微生物群造成不良影響。
與5-羥色胺水平失調有關的疾病可以影響胃腸道的任何器官，增加神經元與其效應細胞之間的血清素是恢復正常生理功能的關鍵。
在患有腸易激綜合徵的患者中，如上一部分提到的兒茶酚胺水平相反，5-羥色胺增加與腹瀉相關，而降低則與便秘相關。
胃腸道是一個複雜的系統，由多種調節器複雜的控制。
區域性介質、中樞神經系統、腸神經系統以及其他器官產生的激素
都會影響兒茶酚胺/血清素濃度及其對腸道生理產生深遠的影響。
這種影響是雙向的，胃腸系統和腸道神經系統的變化會影響中樞神經系統，而神經遞質，即
腎上腺素、去甲腎上腺素、5-羥色胺和多巴胺等
，也在控制和維持腸道系統內營養吸收、血液流動、腸道微生物群、區域性免疫系統和整體腸道動力方面發揮著重要作用。
神經遞質的濃度在多種病理狀態下受到影響，區域性濃度的改變不光可以幫助和減輕症狀，並改變腸道微生物群，還有可能成為胃腸道和中樞神經系統病變的生物標誌物。
引用
1、Mittal R, Debs LH, Patel AP, et al. Neurotransmitters: The Critical Modulators Regulating Gut-Brain Axis. J Cell Physiol. 2017;232(9):2359-2372. doi:10.1002/jcp.25518
2、Carabotti M, Scirocco A, Maselli MA, Severi C. The gut-brain axis: interactions between enteric
3、Kennedy PJ, Cryan JF, Dinan TG, Clarke G. Irritable bowel syndrome: a microbiome-gut-brain axis disorder?. World J Gastroenterol. 2014;20(39):14105-14125. doi:10.3748/wjg.v20.i39.14105 microbiota, central and enteric nervous systems. Ann Gastroenterol. 2015;28(2):203-209.
23
Want to know more？
想要了解更多？
精品書籍，無門檻代金券，掃碼領取！