期刊資訊：《Probiotics Antimicrob Proteins》2022, Vol. 14, Issue. 3, 535-545
研究團隊：Chen CM, Wu CC, Huang CL, Chang MY, Cheng SH, Lin CT, Tsai YC.
論文題目：Lactobacillus plantarum PS128 Promotes Intestinal Motility, Mucin Production, and Serotonin Signaling in Mice.
本研究深入探討植物乳桿菌 PS128 對小鼠腸道生理恆定的調節作用，實證結果顯示，攝取 PS128 能顯著提升腸道蠕動速率並增加排便量，其核心機制在於誘導大腸內黏液蛋白生成，並精準調控與血清素（Serotonin）傳導相關的基因表現，從而強化消化道的動力機能；儘管在嚴重便秘模型中的改善幅度較為有限，但該研究明確證實 PS128 具備透過『腸腦軸線』影響宿主生理與精神行為的潛力，顯示其在支持心理健康之餘，在維持腸道動態平衡與生理健康方面亦扮演關鍵的多重角色。
什麼是血清素訊號傳導？它與腸道健康有何關聯？
血清素訊號傳導（Serotonin Signaling）是指血清素（5-羥色胺，5-HT）在體內進行生物合成、儲存、回收以及與受體結合以傳遞訊號的完整過程。在腸道環境中，這套傳導系統對於維持消化系統的正常運作至關重要。
以下說明血清素訊號傳導的組成及其與腸道健康的關聯：
血清素訊號傳導的核心組成
在腸道中，血清素訊號傳導涉及多個關鍵基因與蛋白質的調節：
- 生物合成：腸道中的血清素主要由腸嗜鉻細胞（EC cells）分泌，Tph1 是其生物合成的關鍵酵素。
- 儲存：嗜鉻粒蛋白 A（Chga）與血清素共同存在於 EC 細胞的儲存顆粒中。
- 回收：血清素轉運體（Slc6a4）負責血清素的回收，調節其在腸道中的濃度。
- 受體：血清素必須與特定的受體（如Htr4或Htr3a）結合才能發揮生理功能。
與腸道健康的關聯
血清素訊號傳導在腸道健康中扮演多重角色，主要體現在以下幾個面向：
- 調節腸道蠕動與排便：血清素是一種神經傳導物質，能顯著調節胃腸道的動力。研究顯示，增加血清素的訊號傳導可以促進小腸蠕動，增加糞便的重量、數量與含水量，從而產生緩瀉效果，有助於緩解便秘。
- 影響腸道分泌與黏膜屏障：血清素訊號與腸道的黏液分泌有關。健康的血清素傳導有助於維持黏蛋白（如 MUC2）的產量，這些黏液形成了保護腸道屏障的重要層級，預防腸道發炎或病原體入侵。
- 腸腦軸（Gut–Brain Axis）的橋樑：雖然腸道產生的血清素無法直接穿過血腦屏障，但它能透過循環系統或與腸神經系統（ENS）互動，進而影響中樞神經系統（CNS）的功能。這意味著腸道血清素訊號的失調可能與情緒困擾（如焦慮、憂鬱）或神經發展疾病（如自閉症、帕金森氏症）相關。
- 與腸道疾病的關聯：血清素訊號傳導的異常（如轉運體 Slc6a4 與受體 Htr4 的表達改變）與內臟高敏感性及腸躁症（Irritable Bowel Syndrome, IBS）等疾病的發病機制有關。維持血清素的平衡對於緩解這些腸道不適症狀非常重要。
總體而言，血清素訊號傳導是維持腸道功能的關鍵機制，其整合了感測與動力調控，藉由優化蠕動、分泌及腸腦溝通，進而達成生理與心理的動態恆定。
PS128 對改善便秘的具體效果如何？
PS128 對於改善便秘展現了顯著的具體效果，主要體現在增加排便量、提升腸道蠕動能力以及增加腸道潤滑度。
以下是 PS128 改善便秘的具體表現與機制：
1. 改善排便表現
研究在正常小鼠及由藥物（Loperamide）誘發的便秘小鼠模型中觀察到，補充 PS128 具有明顯的緩瀉效果（Laxative effect）：
- 增加糞便重量：補充PS128的小鼠糞便總重量顯著高於對照組。
- 增加糞便數量：每日排便顆數明顯增多。
- 提高糞便含水量：讓糞便變軟，有助於排便順暢。
2. 促進腸道蠕動（動力提升）
PS128 能顯著提升腸道的運輸效率：
- 小腸轉運率提升：在正常小鼠的實驗中，木炭餐測試（Charcoal meal test）顯示 PS128 能顯著增加小腸蠕動的速度。
- 注意限制：雖然 PS128 在正常狀況下能促進蠕動，但在由藥物引發的嚴重便秘模型中，它無法完全逆轉藥物造成的蠕動減慢，這顯示它可能對特定類型或程度的便秘更為有效。
3. 增加黏液分泌（潤滑保護）
腸道的潤滑度是順暢排便的關鍵：
- 提升黏蛋白產量：PS128 能顯著增加結腸中的黏液總量，特別是關鍵的黏蛋白 MUC2。
- 修復受損屏障：在便秘模型中，藥物會導致腸道黏液層變薄，而補充 PS128 能逆轉這種黏液流失，從而改善腸道潤滑度，幫助糞便排出。
4. 調節血清素訊號傳導（核心機制）
PS128 改善便秘的核心機制之一是透過調節腸道內的血清素（Serotonin）平衡：
- 增加血清素生成：上調 Tph1 基因表達並增加腸道內血清素細胞的數量。
- 減少血清素回收：下調血清素轉運體基因 Slc6a4 的表達，這相當於讓更多血清素停留在腸道發揮作用，進而刺激腸道蠕動。
腸道血清素如何透過腸腦軸影響大腦的情緒功能？
腸道血清素（5-HT）主要透過腸腦軸（gut–brain axis）與大腦進行複雜的雙向溝通，進而影響情緒功能。雖然腸道產生的血清素無法直接進入大腦，但它透過以下幾種關鍵路徑發揮作用：
- 循環系統與神經系統的互動：體內約 95% 的血清素是由腸道中的腸嗜鉻細胞（EC 細胞）產生的。雖然這些外周血清素無法穿過血腦屏障（BBB），但它們可以被血液中的循環血小板攜帶並釋放，或游離於血清中，並與腸神經系統互動。透過 ENS 與中樞神經系統（CNS）的聯繫，腸道訊號得以傳遞至大腦，影響各種生物現象。
- 多重溝通路徑： 腸腦軸的溝通涉及神經、免疫及內分泌等路徑。當腸道穩態失調（例如黏液分泌異常或腸道通透性增加）時，可能導致全身性發炎並損害血腦屏障，進而對中樞神經系統的功能產生負面影響，引發焦慮或憂鬱等情緒問題。
- 調節神經傳導物質：PS128 為一種「精神益生菌」，被證實能影響大腦中單胺類神經傳導物質（如血清素和多巴胺）的濃度。在本研究中，PS128 被發現能調節腸道內與血清素訊號傳導相關的基因（如促進合成的 Tph1 和調節回收的Slc6a4），這種對外周血清素訊號的調控被認為是間接改善宿主行為與心理健康的關鍵機制。
- 臨床關聯性：研究指出，精神壓力會導致腸道症狀（如腸躁症），而透過補充益生菌改善腸道健康，已被觀察到能降低焦慮、改善憂鬱評分，甚至改變情緒相關的大腦活動。
腸道血清素雖然被物理屏障阻隔，但它就像是一個「感測器」，透過血液循環、腸道神經以及調節全身性發炎反應，間接地調整大腦的情緒與心理狀態。
研究數據綜覽
1. 腸道動力與排便指標之改善 (Improvement in Intestinal Motility)
- 外在生理指標：動物實驗結果顯示，攝取 PS128 可顯著增加受試小鼠的糞便重量、排便頻率及糞便含水量，表現出緩瀉作用（Laxative effect）。
- 腸道推進試驗（Charcoal meal test）：評估結果指出，PS128 能顯著縮短小腸推進時間，提高腸道內容物的傳輸效率，直接證實了其提升腸道動力（Intestinal motility）的效用。
2. 腸道黏膜屏障之強化 (Enhancement of Mucin Production)
- 組織學觀察（Histology）：組織切片顯示 PS128 能有效促進結腸黏蛋白（Mucin）之分泌，增厚腸道黏液層。
- MUC2 基因表現：研究進一步釐清，儘管 Loperamide（Lop）誘導會減少整體酸性黏蛋白（經 Alcian blue 染色確認），但未直接減少核心的 MUC2 黏蛋白。PS128不論在健康對照組或Lop 誘導之腸道機能低下模型中，均能顯著上調MUC2基因的表現量，強化腸道第一道防線。
3. 腸道血清素傳導途徑之調節 (Modulation of Serotonin Signaling)
PS128 透過改變神經傳導物質血清素（Serotonin, 5-HT）的相關基因表現與細胞數量，從微觀層面驅動腸道蠕動：
- 細胞層面：免疫組織化學染色（IHC）證實，攝取 PS128 後，小鼠回腸內的血清素陽性細胞（Serotonin-positive cells）數量顯著增加。
- 分子表現（Gene Expression）：
- 上調 Tph1：促進色氨酸羥化酶 1 的表現，提高腸道血清素的生物合成能力。
- 下調 Chga：參與調節血清素的儲存機制。
- 下調 Slc6a4：抑制血清素轉運體（SERT），減少突觸間隙血清素的回收，維持較高的血清素濃度以持續刺激腸道蠕動（機制類似部分抗鬱劑在腸道的副效應）。
- 下調 Htr4：降低 5-HT4 受體表現，推測為一種代償性機制（Compensatory regulation），用以避免因血清素活性增加而引發內臟高敏感（Visceral hypersensitivity）。
4. 菌株活性依賴性 (Dependency on Strain Viability)
- 活菌必要性：研究發現，僅有「活的」PS128 具備上述腸道生理調節功能。「熱處理」（Heat-killed）處理的 PS128 在此動物模型中無顯著效應。
- 學理推論：此結果暗示 PS128 的功能機制並非單純依賴其細胞壁的結構成分，而是高度依賴活菌在腸道定殖後的代謝活動或其分泌的特定活性分子。
5. 研究限制與臨床應用評估 (Limitations & Clinical Implications)
- 藥物誘導模型之侷限：在 Loperamide 誘導的「嚴重腸道蠕動低下」模型中，PS128 改善蠕動速度的幅度較不顯著。
- 應用定位：資料表明，益生菌 PS128 較適合定位於「日常腸道機能之維持、腸腦軸雙向調節與預防性保健」，對於由器質性病變或藥物引起的嚴重便秘，不應視為單一或急性治療手段。
科學意義與未來展望
本研究的科學意義在於拓寬了精神益生菌（Psychobiotics）在腸腦軸雙向調節機制中的應用範疇；過去學界對植物乳桿菌 PS128 的探討多聚焦於中樞神經調節與情緒干預，而本研究則提供了確鑿的生理證據，證實其具備調節周邊神經傳導系統（如腸道血清素的合成與回收）及強化腸道黏膜物理屏障（MUC2）的多重潛力，揭示了 PS128 改善腸道動力的分子路徑。
儘管現有數據奠基於動物模型，但已為臨床轉譯醫學指明方向，未來研究將進一步釐清 PS128 觸發血清素調節的關鍵代謝產物，並透過嚴謹的人體試驗，評估其應用於伴隨情緒困擾之腸躁症（IBS-C）或壓力誘發性腸胃功能失調的輔助治療效益，為身心整合醫療提供具科學實證的新選擇。
