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肠和大脑究竟是如何“沟通”的，它们的“对话”内容究竟是什么，目前尚在研究之中。它们主要通过激素、神经递质、免疫系统、菌群代谢物及迷走神经实现信息交换。
让我们先从激素开始。肠道内的特殊细胞会产生20种不同的激素，这些化学物质通过肠道运输到身体的其他部位，包括大脑。例如，胃和小肠会分泌胃促生长素（ghrelin），又称食欲刺激素，它在控制人们的饭量方面起着重要作用。之所以被称为食欲刺激素，是因为它能刺激我们的食欲，促进脂肪存储。食欲刺激素通过血液循环，最终作用于大脑的下丘脑区域，而这个区域对于控制食欲非常重要。
与食欲刺激素对应的是瘦素（leptin），这是一种主要由脂肪细胞分泌的激素（肠道中也会分泌少量瘦素）。瘦素会让人产生饱腹感，提醒下丘脑我们已经吃得很饱了，是时候停止进食了。食欲刺激素和瘦素在一定程度上相互作用，其中一个上升，另一个就会下降，反之亦然。如此你就可以想象一下，这些激素的改变在体重增加和食物上瘾中扮演着多么重要的角色。
那么，肠道中的激素分泌细胞是如何知道何时该向身体的其他部位发送信息的呢？答案是：肠道菌群会告诉它们。肠道菌群的代谢产物为分泌激素的细胞提供了肠道内正在发生的情况的相关信息，如刚刚吃了什么、肠道内壁维护情况的好坏、菌群本身的组成情况等。作为回应，肠道会释放适量的对应激素。如果菌群失调，这种信号机制就会被破坏，那么释放的激素数量就会偏多或过少。比如，食欲刺激素释放过多的话，就会导致暴饮暴食和肥胖。
相反，当我们感受到威胁时，大脑会刺激脑垂体和下丘脑作用于肾上腺（位于肾脏上方的一种小的腺体），促使其分泌应激激素皮质醇。皮质醇激增会使肠道中的血液转移，为战斗或者逃跑反应做准备，但这同时会造成肠道肌肉收缩，所以我们有时候会在感觉紧张不安时突然想上卫生间。在现代生活中，一次重要的销售推介演示可能比面对一只洞熊更具有威胁性（虽然我明白老板可能会让我们想起洞熊），但是压力就是压力，我们的消化系统完全能够感受得到。到现在为止，我们知道压力会影响食物通过消化道的速度，使肠道渗透性增强，进而影响我们的免疫功能。压力对我们消化系统的影响非常大，以至我不得不在整本书中频繁提到，这部分内容我会在第7章中深入探讨。
肠和大脑还可以通过神经递质实现信息交换。神经递质是神经元（neuron，即神经细胞）之间用来传递信号的一种天然存在于大脑中的化学物质。这里的神经元可能是大脑和中枢神经系统的，也可能是肌肉或肠道中的。血清素作为一种重要的神经递质，在情绪调节和记忆方面起着关键作用。血清素又被称为快乐荷尔蒙，所以我们听到了很多关于血清素在治疗抑郁症中的应用。5-羟色胺选择性重摄取抑制剂（selective serotonin reuptake inhibitor，SSRI），如依他普仑和氟西汀，就是通过提高大脑中的血清素水平来帮助缓解抑郁症状的。
事实上，人体内约90%的血清素是由肠道菌群产生的，而非大脑。这也从另一方面证明了保持肠道菌群多样化的重要性。如果没有足够的菌群刺激，就会导致外周血清素减少，进而引起消化问题，严重的甚至会引发抑郁。
人脑中的血清素大部分源自食物。当我们食用含有必需氨基酸
的食物的时候，血清素就开始生成了。任何动物性食品，如鸡蛋、牛奶、奶酪、鱼、肉都富含必需氨基酸。一些植物性食物，如巧克力、香蕉、菠萝、坚果、豆腐和菠菜也是色氨酸的很好来源。在肠道中，一部分色氨酸被转化为5-羟基色氨酸进入体内循环。5-羟基色氨酸进入大脑后被转化为血清素。这个过程解释了为什么我们在感恩节吃了火鸡后会犯困。火鸡是色氨酸的优质来源，在我们吃完一盘火鸡大约半小时后，大脑会摄入大量的血清素——一种让人感觉良好且放松的神经递质。在不知不觉中，我们就在沙发上睡着了。
肠道中的血清素，能够让我们感知饥饱、疼痛和恶心，能够调节体液水平，能够使食物通过消化道，并维持正常的肠道功能。同时血清素还帮助我们免受食物中毒的危害。如果我们吃了有毒物质，血清素会加快消化速度，这样食物能够很快被排出体外。一些血清素会进入循环系统，在维持骨骼健康和伤口愈合中发挥作用。同时，已经有理论研究证明，一些进入循环系统的血清素会到达我们的大脑。这提供了一种无需药物就能治疗抑郁症的方法，即通过调节肠道菌群来产生更多的血清素，产生的血清素会从肠道转移到大脑，以此来弥补短缺的血清素。目前一项比较大胆的研究是：通过益生菌来代替5-羟色胺选择性重摄取抑制剂的抗抑郁药物。
有时，抗抑郁药物会被用来治疗常见的胃肠道疾病，如肠易激综合征。我的一些肠易激综合征患者发现，他们在服用低剂量的抗抑郁药物后，症状得到了很大的改善。我为这些患者开出的抗抑郁药的剂量要比那些抑郁症患者所用的剂量小，这表明这些药物对肠道内的神经递质的影响比对大脑的影响要大，而它们作用于肠神经系统的方式与作用于大脑的方式相同。当然，很多抑郁症患者可以从心理咨询中受益。再强调一下，我们的目标是通过提升肠-脑作用来改善肠道症状。心理咨询通常会影响我们的肠神经系统，通过帮助大脑更好地应对症状、减轻症状来改善抑郁，这是一个良性循环。
肠和大脑的另一个信息交换渠道是免疫系统。当免疫系统因为任何原因被激活时，细胞因子——协调免疫细胞活动的化学信号就会引发炎症。当细胞因子到达大脑后，它们会对神经递质产生深刻的影响，包括神经递质的产生、释放和使用。换句话说，产生于肠道的细胞因子最终进入大脑，这会让我们感觉非常难受。我们会感觉疲惫、不想说话、没有胃口，并且无法思考。这是身体在告诉我们需要休息，需要把精力用于恢复身体。如果我们生病了，身体的这种反应就是非常有意义的。但是，如果有慢性的、低水平的炎症，大脑的这些细胞因子就会不停地刺激身体，我们就会一直有上述这种难受的感觉，这肯定不是我们想要的。
肠和大脑的最后一个信息交换渠道是菌群代谢物，这同样是由肠道菌群产生的。有些菌群代谢物能够最终进入循环系统并运输到全身各处，包括大脑。我们体内的血脑屏障会防止循环中进入多余的分子对身体造成损害。大脑的血管壁由排列紧密的细胞组成，能够阻止大部分的大分子进入大脑。是不是觉得有些熟悉？这就好像小肠的内壁细胞的紧密连接可以被打开并变得有渗透性一样，血脑屏障也是如此。如果血脑屏障被破坏，坏分子就会进入大脑，从而引发炎症以及其他与衰老和疾病相关的损害。
同样，不良饮食会引起肠漏，进而破坏血脑屏障，而健康的饮食则能起到保护作用。举例来说，健康肠道的细菌会产生一种短链脂肪酸丁酸盐，这种物质会使结肠细胞在排列时更为紧密。丁酸盐对于维持血脑屏障的血管壁的完整性也很重要。如果血管壁是坚固而结实的，那么屏障也是稳固的。
到现在为止，我希望大家明白，只有“总承包商”和“建筑师”亲密合作，才能保持工作运转正常。但是，如果这种关系被破坏了会怎么样呢？让我们来看一下。