《文獻來源：Liu WH, et al. Alteration of behavior and monoamine levels attributable to Lactobacillus plantarum PS128 in germ-free mice. Behav Brain Res. 2016 Feb 1; 298(Pt B): 202-9.》
本研究探討了植物乳桿菌 PS128 對無菌小鼠模型，在腸腦軸影響下的行為與神經化學變化。實驗結果證實，長期食用此益生菌對小鼠生理健康安全無毒，且能顯著提升其活動量並減少焦慮行為。研究發現，活菌 PS128 能增加腦部紋狀體中的多巴胺與血清素含量，這與行為表現的改善密切相關。
相較之下，熱去活（死菌）的菌株並未產生同樣的效果，初步結果顯示其益處是透過活菌達成。總結而言，該菌株能調節情緒與運動功能，具有精神益生菌的潛力，可用於輔助改善神經精神相關疾患。
PS128 如何影響大腦中的多巴胺與血清素濃度？
活菌 PS128（Lactobacillus plantarum PS128）對大腦神經傳導物質濃度的影響主要集中於紋狀體（Striatum）區域。
以下是 PS128 影響多巴胺與血清素濃度的具體方式：
- 增加紋狀體中的濃度：長期餵食活菌 PS128 會顯著提升紋狀體中的多巴胺（DA）與血清素（5-HT）濃度。研究數據顯示，與對照組相比，食用PS128 組在紋狀體的多巴胺、多巴胺代謝物（HVA）、血清素及血清素代謝物（5-HIAA）濃度均有顯著增加。
- 區域特異性：這種神經傳導物質的增加具有區域選擇性，僅發生在紋狀體，而在前額葉皮質（Prefrontal cortex）或海馬體（Hippocampus）中則沒有觀察到顯著變化。
- 活菌必要性：研究強調，只有活菌PS128 才能產生這種提升效果，死菌（加熱殺死的 PS128）對大腦神經傳導物質濃度沒有明顯影響。
- 潛在機制：研究人員認為，紋狀體多巴胺的增加並非由腸道直接產生的多巴胺進入大腦（因為多巴胺無法通過血腦屏障），而是可能透過迷走神經（Vagus nerve）的活性來介導。
- 行為關聯：紋狀體中多巴胺與血清素濃度的提升，被認為與實驗小鼠展現出的動作活性增加以及焦慮行為減少密切相關。
總體而言，PS128 透過腦腸軸線（Gut-Brain Axis）作用，具體地提升了紋狀體這一特定腦區的單胺類神經傳導物質水平，進而可能影響宿主的運動功能與情緒調節。
為什麼 PS128 僅會影響紋狀體而非其他腦區？
PS128 益生菌之所以僅對紋狀體（Striatum）產生影響，而未改變前額葉皮質或海馬體的單胺類物質濃度，研究人員提出了幾個關鍵解釋與推論：
- 黑質紋狀體路徑（Nigrostriatal pathway）的特異性：研究觀察到多巴胺濃度的增加僅侷限於紋狀體，這顯示 PS128 對於多巴胺的作用具有區域限制性，特別是針對大腦中的黑質紋狀體多巴胺傳導路徑。
- 迷走神經（Vagus nerve）的介導作用：研究者推測，PS128 是透過迷走神經的活性來調控大腦。過去的文獻指出，慢性迷走神經功能受損會導致紋狀體中的多巴胺活性下降，這暗示了腸道訊號可以透過這條神經路徑精確地影響特定腦區（如紋狀體）的多巴胺水平。
- 非直接進入大腦：研究排除了一種可能性，即腸道菌產生的多巴胺直接進入大腦。因為多巴胺無法自由通過血腦障壁（Blood-brain barrier），所以紋狀體中濃度的增加必然是透過神經訊號傳導或其他間接機制產生的，而非全身性的化學擴散。
- 多巴胺與血清素的交互作用：在紋狀體中，PS128 同時提升了多巴胺與血清素的濃度。研究指出，紋狀體內的血清素受體（如 5-HT1B）具有促進黑質紋狀體多巴胺釋放的功能。因此，PS128 對該區域的影響可能是透過多種複雜的調節機制（包括不同神經傳導物質間的交互作用）加乘而來的。
總體而言，PS128 的區域特異性被認為與迷走神經對黑質紋狀體系統的獨特調控有關，它能精準影響與運動功能及焦慮調節相關的紋狀體，而非影響所有腦區。
迷走神經在 PS128 影響大腦的過程中扮演什麼角色？
迷走神經（Vagus nerve）作為介導路徑（Mediator）。以下是迷走神經在 PS128 作用機制中所扮演的角色及其科學推論：
- 作為腦腸軸（Gut-Brain Axis）的通訊橋樑：研究指出，PS128能透過腦腸軸線改變宿主的大腦與行為。由於腸道產生的多巴胺無法自由通過血腦障壁（Blood-brain barrier）進入大腦，因此 PS128 對腦部神經傳導物質的提升，必然是透過神經訊號傳導或其他間接機制實現，而迷走神經正是這條路徑的核心。
- 調控特定腦區的多巴胺活性：研究人員推測，PS128 導致的紋狀體（Striatum）多巴胺濃度增加，可能是透過迷走神經的活性來介導的。一項支持此論點的證據是：過去的研究顯示，若長期損害迷走神經的功能，會導致大腦紋狀體中的多巴胺活性下降。
- 引發區域特異性的反應：PS128 的影響僅侷限於紋狀體（涉及黑質紋狀體路徑），而非擴散至全腦。這種精準的區域調節與迷走神經對特定腦部傳導路徑的調控功能相吻合。
- 與其他益生菌的研究一致性：來源文件提到，其他益生菌（如 L. rhamnosus）已被證實是透過迷走神經來調節情緒行為。這為 PS128 可能採取類似路徑提供了理論基礎。
雖然研究數據強烈指向迷走神經的參與，但科學家也表示，PS128 是否直接透過迷走神經調節紋狀體多巴胺，這項假設仍需進一步的研究來證實。目前可以確定的是，PS128 產生的行為改變（如抗焦慮和增加動作活性）與其透過腦腸軸線誘發的神經化學變化密切相關。
研究如何證實長期服用 PS128 的安全性？
這項研究透過對無菌小鼠進行為期 16 天、每日劑量為 10⁹ CFU 的長期餵食實驗，從多個維度證實了 PS128（包括活菌與加熱殺死後的死菌）的安全性。
以下是研究中用於證實安全性的具體觀測指標：
1. 一般物理狀態與臨床觀察
- 外觀檢查：在整個實驗過程中，所有組別的小鼠在皮膚、毛皮和眼睛方面均無明顯異常變化。
- 存活率：長期的 PS128 行政管理並未導致任何小鼠死亡，也沒有產生任何臨床毒性跡象。
- 體重變化：實驗結果顯示，攝取 PS128 的小鼠與對照組相比，在體重增長上沒有顯著差異。
2. 器官組織病理學檢查
- 巨觀觀察：解剖後觀察發現，攝取 PS128 的小鼠主要器官的外觀均屬正常。
- 微觀組織切片：研究人員針對肝臟、肺部及小腸進行了組織切片與顯微鏡觀察，結果顯示 PS128 組與對照組（生理食鹽水組）之間沒有顯著差異，未觀察到組織損傷或病理變化。
3. 血液生化指標監測
研究透過自動生化分析儀檢測了血液中的多項關鍵指標，以評估生理功能的完整性：
- 肝功能評估：檢測丙胺酸轉胺酶（ALT）濃度。
- 腎功能評估：檢測肌酸酐（CREA）水平。
- 一般代謝評估：檢測磷酸肌酸激酶（CPK）與三酸甘油酯（TG）水平。
結果顯示所有生化參數均在正常範圍內，且各實驗組與對照組之間無統計學上的顯著差異，顯示 PS128 不會對肝腎功能或一般代謝造成不良影響。
4. 盲腸重量變化
研究觀察到活的 PS128 會顯著減輕盲腸的重量，但研究人員解釋這並非毒性反應，而是因為活菌產生的代謝物（如短鏈脂肪酸）改變了腸道環境與宿主代謝互動的正常生理現象。
研究明確指出，每日攝取活的或加熱殺死的 PS128 對無菌小鼠均無毒性作用，且對基本的生理過程無負面影響，因此被認為是安全性高的可食用益生菌。
研究重點整理
1. 研究模型與腸腦軸線 (Gut-Brain Axis) 探討
- 實驗設計： 研究採用 C57BL/6JNarl 無菌小鼠作為動物模型，以排除宿主原有腸道菌相的干擾，藉此單獨評估 Lactobacillus plantarum PS128 對腸腦軸線的直接影響。
2. 腦部神經化學物質的空間特異性調節
- 紋狀體 (Striatum) 單胺類物質顯著上升： 長期餵食活體 PS128 後，小鼠紋狀體中的多巴胺 (Dopamine, DA) 與血清素 (Serotonin, 5-HT) 濃度顯著增加。同時，其代謝產物高香草酸 (HVA) 與 5-羥基吲哚乙酸 (5-HIAA) 的水平亦同步上升。
- 代謝週轉率 (Turnover Rate) 穩定： 儘管上述物質濃度增加，但神經傳導物質的週轉率並未顯著改變。這暗示 PS128 主要是促進單胺類神經傳導物質的合成或釋放，而非僅改變其降解代謝途徑。
- 空間特異性： 此神經化學變化具有高度區域特異性，前額葉皮質 (Prefrontal Cortex) 與海馬迴 (Hippocampus) 均未觀察到類似的顯著改變。
3. 行為學評估：抗焦慮效應與活動力提升
- 高架十字迷宮測試 (Elevated Plus Maze, EPM)： 投予活體 PS128 的小鼠在封閉臂 (Closed arms) 停留的時間顯著減少，進入開放臂 (Open arms) 的頻率與探索時間增加，客觀顯示其焦慮樣行為 (Anxiety-like behavior) 顯著降低。
- 曠野實驗 (Open Field Test, OFT)： 實驗組小鼠的總移動距離顯著增加，靜止不動的時間 (Immobility time) 縮短，顯示自發性運動能力與環境探索行為的提升。此行為表型與紋狀體中多巴胺濃度的上升具備高度相關性。
4. 益生菌「活性」之必要性
- 活菌與熱殺死菌 (Heat-killed) 比較： 實驗對照結果顯示，僅有活體 PS128 能夠誘發上述行為與神經化學的顯著改變；熱殺死組 (死菌) 與生理食鹽水對照組之間則無統計學上的顯著差異。
- 機制推論： 此結果表明，PS128 的益生效應並非單純來自其細胞壁結構物質，而是仰賴活菌在腸道內的活性代謝作用或與宿主神經、免疫系統的動態交互作用。
5. 生理安全性與下視丘-腦垂腺-腎上腺 (HPA) 軸評估
- 血清生化指標： 投予 PS128 後，小鼠的肝功能 (ALT)、腎功能 (CREA)、肌肉酵素 (CPK) 及血脂 (TG) 等生化指標均維持在正常基準範圍內，無觀察到系統性毒性。
- 盲腸重量變化： 實驗組小鼠盲腸重量顯著降低，推測與活菌發酵產生之短鏈脂肪酸 (SCFAs) 改變腸道微環境有關。
- 非 HPA 軸依賴性： 小鼠血清中的皮質酮 (Corticosterone, CORT) 濃度在實驗介入後無顯著波動，證明 PS128 的抗焦慮與神經調節效果並非透過抑制 HPA 軸（壓力反應系統）來達成，而是具備獨立的神經化學調節途徑（推測可能與迷走神經傳遞有關）。
科學意義與未來展望
本研究確立了 Lactobacillus plantarum PS128 在無菌小鼠模型中的精神益生菌 (Psychobiotic) 特性。其能透過非 HPA 軸依賴的路徑，精準調節紋狀體內的多巴胺與血清素系統，進而改善焦慮並提升活動力。
此發現為未來利用腸道微生態介入（Microbiome-targeted interventions）來輔助治療神經精神疾患，提供了重要的臨床前科學依據。
