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植物乳桿菌 PS128 對半馬跑者肌肉損傷指標之減緩及運動表現恢復之實證研究

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期刊資訊:《Nutrients》2021, Vol. 13, Issue. 11, 4023

研究團隊:Fu SK, Tseng WC, Tseng KW, Lai CC, Tsai YC, Tai HL, Hsu CC. 

論文題目:Effect of Daily Oral Lactobacillus plantarum PS128 on Exercise Capacity Recovery after a Half-Marathon.

本研究採用雙盲隨機對照試驗,探討長期補充植物乳桿菌 PS128 對業餘跑者完成半程馬拉松後,生理恢復與運動表現之影響。研究結果證實,PS128 能顯著緩解運動誘導之肌肉損傷(EIMD),有效降低肌紅蛋白(Myoglobin)與肌酸磷酸激酶(CPK)等關鍵損傷指標,並加速腎功能受損之生理修復。

雖然 PS128 並未直接改變受試者的基礎運動能力,但在維持下肢肌肉力量與爆發力、減緩高強度運動後疲勞方面表現卓越。數據顯示,PS128 具備調節抗氧化能力與代謝壓力之潛力,可作為運動員取代傳統非類固醇消炎藥(NSAIDs)、縮短恢復週期的營養干預策略,並為透過「腸道菌群」優化耐力運動後生理恢復之機制提供重要科學證據。

PS128 對馬拉松跑者的肌肉恢復有何具體幫助?

植物乳桿菌 PS128 對半程馬拉松跑者的肌肉恢復與生理調節具有多方面的具體幫助:

  • 顯著降低肌肉損傷指標:補充 PS128 的跑者在半馬賽後,血液中的肌肉損傷指標明顯低於對照組。例如,賽後3小時,PS128組的肌紅蛋白(Myoglobin)濃度顯著低於對照組(91.7 vs. 190.6 ng/mL);賽後24小時,對照組的肌酸磷酸激酶(CPK)濃度高達 875.8 IU/L,而 PS128 組則維持在較低的 401 IU/L。
  • 維持肌肉力量與爆發力:研究發現PS128能有效減緩賽後肌肉力量的衰減。在下肢肌力測試中,對照組的膝伸肌峰值扭力在賽後3至96小時內顯著下降,而PS128組則未見顯著下降。此外,反映爆發力的下肢縱跳高度(CMJ),對照組在賽後24小時內明顯減少,但PS128組則維持穩定。
  • 強化抗疲勞能力與維持配速:雖然PS128未能縮短總完賽時間,但能幫助跑者在比賽後段維持體力。在半馬最後一個階段(15.7 至 21 公里),PS128組的配速顯著快於對照組(2778秒vs. 3394秒),顯示其具有較佳的抗疲勞能力。
  • 加速生理指標恢復:在腎功能指標方面,PS128組的血尿素氮(BUN)能在賽後24小時內恢復至基準值,顯示其生理修復速度較快。
  • 提升抗氧化保護:PS128能幫助跑者在賽後維持較高的超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)活性。賽後72及96小時的數據顯示,PS128組的SOD濃度顯著高於對照組,這有助於中和因高強度運動產生的過量自由基(Reactive Oxygen Species, ROS),減輕氧化壓力。

PS128 的作用機制:上述效益主要源於PS128對腸道菌群及其代謝產物的調節。透過腸道與肌肉之間的關聯,PS128展現了類似抗氧化與抗發炎的機制,進而緩解了運動誘導的肌肉損傷(EIMD)與延遲性肌肉痠痛(DOMS),最終縮短了運動員賽後重返運動場(Return to play)所需的時間。

除了肌肉修復,PS128 對腎臟與抗氧化有何幫助?

除了肌肉修復,根據研究顯示,補充PS128對半程馬拉松跑者的腎臟保護與抗氧化能力有以下具體幫助:

1. 對腎臟功能的保護與加速恢復

高強度長跑會導致腎損傷指標上升,但補充PS128能顯著加快恢復速度:

  • 加速血尿素氮(BUN)恢復:半馬賽後,所有跑者的BUN指標(腎損傷指標)都會顯著上升。然而,補充 PS128 的跑者,其 BUN 水平在賽後 24小時內即恢復到基準值,顯示其生理修復效率明顯優於對照組。
  • 降低藥物帶來的腎負擔:研究指出,許多跑者為了加速重返賽場會服用非類固醇消炎藥(NSAIDs),但這類藥物可能引發腎臟與血管功能紊亂。PS128被認為是一個有效的替代方案,能在不產生副作用的情況下縮短恢復期。

2. 強化抗氧化屏障與中和氧化壓力

劇烈運動會增加氧氣消耗量,進而產生過量的自由基導致氧化壓力,PS128則能強化身體的抗氧化機制:

  • 提升超氧化物歧化酶 (SOD) 活性:在半馬賽後的恢復後期(第72與 96小時),PS128組的SOD濃度顯著高於對照組。
  • 建立抗氧化屏障:較高的SOD活性有助於中和因疲勞和長時間運動產生的自由基,幫助運動員建立適當的抗氧化屏障,防止氧化壓力達到危險水平。
  • 輔助生理適應:透過調節腸道菌群及其代謝產物(如短鏈脂肪酸),PS128展現了類似抗氧化與抗發炎的調節作用,有助於減輕運動後的系統性損傷。

PS128 如何讓跑者在賽事後段維持配速?

PS128讓跑者在賽事後段(尤其是半馬的最後 5 公里)維持配速的關鍵,並非直接提升了運動員的爆發力或速度,而是透過減輕肌肉損傷與增強抗疲勞能力達成。

具體機制如下:

  • 顯著降低肌肉受損程度:在比賽過程中,高強度的離心收縮會導致肌肉微損傷。研究顯示,補充PS128的組別(LT)在賽後的肌肉損傷指標(如肌紅蛋白 Myoglobin、肌酸磷酸激酶 CPK以及乳酸脫氫酶 LDH)均顯著低於對照組(PT)。肌肉受損程度較輕,讓跑者有更好的生理基礎來維持原本的運動強度。
  • 防止下肢力量在賽中潰散:高強度長跑通常會導致下肢肌力下降,進而影響步幅與配速。補充PS128的跑者在賽後能維持較好的膝伸肌與膝屈肌峰值扭力,以及下肢爆發力(縱跳高度),而對照組則在這些指標上出現顯著衰退。這種「力量維持」能力直接轉化為在賽事末段穩定動作結構的能力。
  • 賽事末段的配速對比: 在半程馬拉松的最後一個階段,對照組的配速顯著變慢(平均耗時3394秒),而 PS128 組則展現了極佳的抗疲勞韌性,維持在較快的水平(平均耗時 2778 秒)。研究觀察到,PS128 組在 Stage 3 與 Stage 4 之間的配速並沒有顯著差異,顯示其生理狀態足以支撐其在疲勞累積時不掉速。
  • 菌腸肌肉軸的調節作用: PS128透過調節腸道菌群及相關代謝產物(如短鏈脂肪酸),展現出抗發炎與抗氧化的效果。這有助於中和運動產生的過量自由基,減輕系統性的發炎反應,從而緩解「運動誘導肌肉損傷」帶來的負面影響。

研究數據綜覽

1. 維持中後段運動配速與耐力表現:

  • 研究顯示,補充植物乳桿菌PS128 (Lactobacillus plantarum PS128)(LT組)相較於對照組(PT組),能顯著減緩長時間運動後的運動表現下滑。
  • 在半馬賽程第四階段,PT 組因疲勞累積導致配速顯著降低(用時3394 ± 727 秒),而連續4週補充PS128的LT組則展現較佳的耐力韌性(用時 2778 ± 551 秒)。這顯示PS128主要作用於維持運動效率,而非直接提升最大運動強度。

2. 減輕運動誘導肌肉損傷(EIMD)生化指標:

PS128 展現出顯著的肌肉保護效應,能有效抑制運動後的生理應激反應指標。

  • 肌紅蛋白(Myoglobin):賽後3小時,LT組濃度(91.7 ± 68.6 ng/mL)遠低於PT組(190.6 ± 118 ng/mL)。
  • 肌酸激酶(CPK):賽後24小時,PT組飆升至875.8 ± 572.3 IU/L,而 LT組則穩定控制於401 ± 295.7 IU/L,顯示PS128能減緩肌細胞受損程度並促進細胞膜穩定性。

3. 加速神經肌肉功能與下肢爆發力恢復:

  • 透過等速肌力測試(Knee extensor/flexor peak torque)與垂直跳躍(CMJ)評估,補充PS128有助於縮短功能性恢復期。
  • 對照組在賽後72小時內的膝伸肌峰值力矩顯著低於基線,而LT組則能維持或較快恢復肌力。
  • 在下肢爆發力方面,PT組在賽後24小時出現顯著下降,而LT組在所有監測點均能有效維持CMJ表現,對於需要高頻率訓練的運動員具備重要臨床價值。

4. 優化代謝壓力調節與長效抗氧化機制:

  • 腎臟代謝:LT組的血尿素氮(BUN)在賽後24小時內即恢復至基準值(p > 0.05),顯示其代謝廢物排除及腎臟負荷調節能力優於對照組。
  • 抗氧化酵素活性:在賽後 96小時,LT 組的超氧化物歧化酶(SOD)活性顯著回升並優於對照組(0.462 vs. 0.267 U/mL),顯示其能強化長期的自由基清除能力與生物適應機制。

科學意義與未來展望

本研究揭示了「菌腸肌軸」(Gut-Muscle Axis)在運動科學中的應用潛力,證明特定益生菌菌株 Lactobacillus plantarum PS128 並非作為即時性興奮劑,而是透過系統性生物調節,成為有效的「運動功能恢復優化劑」。

其核心科學意義在於:PS128 具備調節腸道菌叢衍生的代謝物,能有效介入運動引發的發炎反應與氧化壓力,進而減緩骨骼肌損傷,並提升神經肌肉功能的募集效率(Recruitment Efficiency)。。此發現提供了一種非藥物、具備安全性的預防策略,對於降低過度訓練症候群(Overtraining Syndrome)風險及延長運動員職業生涯具備重要價值。

未來研究應進一步探討PS128在不同運動模式(如離心收縮為主的阻力訓練或超耐力運動)中的保護效應,並深入分析其對腸道通透性(Leaky Gut)及全身性發炎細胞因子(如 IL-6, TNF-α)的精確分子調控機制。此外,針對不同受試族群(如高齡規律運動者或精英運動員)的個體化劑量與長期補充效應,亦是未來推動精準營養介入的重要方向。

植物乳桿菌 PS128 對雷特氏症患者的神經功能影響

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期刊資訊:《Autism》2024. Vol. 28, Issue. 9, 2267-2281

研究團隊:Wong LC, Hsu CJ, Wu YT, Chu HF, Lin JH, Wang HP, Hu SC, Tsai YC, Tsai WC, Lee WT.

論文題目:Investigating the impact of probiotic on neurological outcomes in Rett syndrome: A randomized, double-blind, and placebo-controlled pilot study.

雷特氏症(Rett Syndrome, RTT)是一種嚴重的 X 染色體連鎖神經發育障礙,因 MECP2 基因突變導致患者喪失語言能力、手部功能退化及肌張力不全(Dystonia)。最新臨床研究針對「腸腦軸輔助療法」進行探討,證實植物乳桿菌 PS128 對於 RTT 患者具有良好的耐受性。數據指出,補充 PS128 幫助顯著改善患者的認知發展與四肢運動障礙。雖然糞便分析顯示菌相豐富度未受影響,但證實 PS128 成功植入腸道並發揮調節作用,為神經系統受損症狀的緩解開拓了新的醫療可能性。

PS128 對雷特氏症患者的運動功能有哪些改善?

補充PS128在改善運動功能方面,特別是在減輕肌張力障礙的嚴重程度上有顯著效果:

1. 顯著改善肌張力障礙(Dystonia)

研究使用「柏克-范恩-馬斯登運動量表」(Burke–Fahn–Marsden Movement Scale, BFMMS)進行評估,結果發現:

  • 總分顯著下降:PS128組的BFMMS總分改善程度顯著優於對照組(-12.19 vs -4.59,p=0.020)。
  • 四肢症狀減輕:多變數回歸分析顯示,PS128對腿部(改善4.12分,p = 0.001)與手臂(改善3.90分,p=0.019)的肌張力障礙有顯著改善。
  • 臨床重要性:與基準值相比,PS128組在手臂和腿部肌張力障礙的評分分別降低了約19.89%和22%,此改善幅度在臨床上具有重要意義。

2. 其他運動指標的評估結果

  • 精細與粗大動作:在「慕蘭學習量表」(Mullen Scales of Early Learning, MSEL)中的精細動作(Fine Motor)與粗大動作(Gross Motor)分量表上,PS128組雖有顯示出變化,但與對照組相比未達統計上的顯著差異。
  • 統一肌張力障礙評定量表(UDRS):雖然PS128組的評分有所下降,但與對照組相比差異並不顯著。

3. 可能的改善機制

研究指出,PS128可能透過「菌腸腦軸」(Microbiota-Gut-Brain Axis)發揮作用。過去研究顯示,調節腸道菌群可能有助於:

  • 調節單胺類神經傳遞物質:影響大腦中多巴胺等水平,進而改善運動功能缺陷。
  • 增加腦源性神經營養因子(BDNF):BDNF對於維持神經功能及運動控制尤其重要。
  • 減輕氧化壓力與發炎:雷特氏症患者常有系統性氧化壓力,PS128可能有助於緩解此狀況。

除了改善運動功能,PS128對認知的影響為何?

PS128益生菌除了能改善運動功能,在認知功能方面也顯示出正向的影響趨勢與具備臨床意義的進步:

1. 整體認知發展水平的提升

研究使用MSEL來評估患者的認知發展情況。主要發現如下:

  • 顯著進步:在經過16週的試驗後,透過多變數回歸分析(調整年齡與基準分)顯示,PS128組的整體認知發展水平比對照組顯著改善了 3.09個月(p=0.033)。
  • 臨床意義:由於患者在試驗開始時的平均認知發展水平約為28個月,此3.09個月的進步代表了約有10%的提升,在臨床上被視為具有重要意義的改善。

2. 視覺功能的改善趨勢

在MSEL的各個分量表(包括視覺接收、語言理解、語言表達、精細動作等)中,雖然個別分量表未達統計上的顯著差異,但觀察到:

  • 視覺接收(Visual Reception):PS128組在視覺功能方面表現出改善的趨勢,與對照組相比提升了約1.65個月(p=0.069)。

3. 可能的認知改善機制

研究討論中提到,PS128可能透過以下路徑影響認知:

  • 提升BDNF水平:腦源性神經營養因子(BDNF)在認知功能中扮演關鍵角色,而雷特氏症患者的大腦BDNF水平通常較低。過去研究顯示 PS128有助於增加中樞神經系統中的BDNF表達,這可能是改善認知的關鍵。
  • 菌腸腦軸調節:透過調節腸道菌群及其代謝產物(如短鏈脂肪酸),PS128可能影響了與認知和行為相關的神經傳遞物質或信號分子。

腸道菌群如何透過「腸腦軸」影響雷特氏症的病情?

腸道菌群透過「菌腸腦軸」(Microbiota-Gut-Brain Axis)與大腦進行雙向溝通,進而影響雷特氏症的病情進展與症狀表現。以下是其運作機制與影響方式:

1. 雙向溝通系統

菌腸腦軸是一個涉及免疫、激素(荷爾蒙)與神經訊號的複雜通訊網路,連結了胃腸道(GIT)與中樞神經系統(CNS)。研究指出,腸道菌群的失衡會導致此軸線的功能障礙,進而與多種神經系統疾病的發病機制相關。

2. 雷特氏症患者的腸道失衡(Dysbiosis)

雷特氏症患者普遍存在腸道菌群失調的現象,其特徵包括:

  • 促發炎狀態:患者的腸道環境呈現促發炎反應。
  • 菌群豐富度降低:腸道微生物的物種多樣性減少。
  • 代謝產物改變:短鏈脂肪酸(SCFAs)的分佈發生變化。 這些失調狀況被認為與雷特氏症病情的嚴重程度有相關性。

3. 對大腦功能的具體影響機制

腸道菌群及其產物能透過以下途徑調節大腦生理:

  • 調節神經傳遞物質:腸道菌群能影響大腦中單胺類物質(如多巴胺、去甲腎上腺素和血清素)的水平。在RTT患者中,這些物質的水平通常較低,會導致運動缺陷與肌張力障礙。
  • 提升神經營養因子(BDNF):BDNF對於認知功能與神經保護至關重要。研究顯示補充 PS128 等特定益生菌能增加中樞神經系統中的 BDNF 表達,有助於緩解RTT患者的認知與神經損傷。
  • 減輕氧化壓力與發炎:RTT患者常伴隨系統性氧化壓力。特定的益生菌株能減少促發炎細胞因子,減輕神經炎症及氧化壓力,從而改善運動功能。
  • 信號分子與代謝物:雖然PS128的介入可能不一定會改變整體菌群的組成,但它可能透過改變代謝產物或其他信號分子來影響大腦功能。

4. 補充PS128的作用

補充PS128益生菌能改善腸道環境,透過上述的菌腸腦軸路徑,臨床上已觀察到能顯著提升患者的整體認知發展水平,並減輕四肢肌張力障礙的嚴重程度。

腸道菌群透過調節神經遞質、提升腦部營養因子以及控制發炎反應,在RTT的病情調控中扮演了關鍵角色。

研究數據綜覽

1. 背景與病理機制

  • 疾病定義:雷特氏症(Rett Syndrome, RTT)為一種嚴重的 X 染色體連鎖神經發育障礙,主要由 MECP2 基因突變引起,臨床特徵為語言能力喪失、手部功能退化、肌張力不全(Dystonia)及運動功能障礙。
  • 介入路徑:既往研究指出菌腸腦軸(Microbiota-Gut-Brain Axis)在神經系統疾病中發揮關鍵作用。本研究旨在探討透過補充特定益生菌調節腸道微生態,是否能改善基因缺陷導致的神經功能表型。

2. 介入物質與神經生物學機制

  • 介入菌株:植物乳桿菌PS128,定義為具備神經活性之「精神益生菌」(Psychobiotics)。
  • 作用機轉:動物實驗模型顯示,PS128可調節大腦紋狀體中的多巴胺(Dopamine)與血清素(Serotonin)代謝,並提升腦源性神經滋養因子(BDNF)的表達。
  • 功能影響:BDNF的增加有助於支持神經元存活、促進突觸可塑性(Synaptic Plasticity),進而補償或修復受損的神經網絡功能。

3. 運動障礙改善數據(BFMMS量表)

本研究採用Burke–Fahn–Marsden運動量表(BFMMS)評估患者的肌張力不全與肢體控制能力,在為期16週的雙盲試驗後結果如下:

  • 整體改善:PS128組BFMMS總評分相較於基線改善幅度達14%。
  • 局部表現:下肢肌張力不全改善 22%;上肢肌張力不全改善19.89%。
  • 統計分析:經多變量回歸分析,PS128組在總分改善上顯著優於對照組,估計領先值為8.05分。

4. 認知與發展年齡評估(MSEL量表)

研究利用Mullen早期學習量表(MSEL)的「發展年齡當量」(Age Equivalents, AE)進行跨年齡段的標準化衡量:

  • 發展進程:經過16週治療,多變量回歸預估 PS128組的整體發展年齡提升了3.09個月。
  • 臨床意義:相對於患者基線平均得分(約28個月),此增長代表約 10% 的功能性進步,對於神經退行性/停滯性疾病患者具有高度臨床顯著性。

5. 耐受性與臨床安全性分析

  • 安全性紀錄:本試驗中益生菌組表現出極佳的安全性,僅一名受試者出現輕微稀便。
  • 依從性數據:PS128組之受試者留存率為100%(0%退出率),優於對照組的 94.44%(5.56%退出率)。
  • 藥物對比:相較於現行FDA核准藥物(如 Trofinetide)常見的胃腸道副作用,PS128作為輔助療法展現出更高的臨床可行性與耐受度。

科學意義與未來展望

本項先導研究(Pilot Study)初步證實了透過調節腸道微生態,介入單基因遺傳性神經障礙的巨大潛力。其科學價值在於:數據支持精神益生菌 PS128 具備跨越「腸腦軸」調節中樞神經系統的能力,特別在量化改善肌張力不全與提升認知發展年齡方面,展現了實質進步。此外,PS128 極高的耐受性,使其成為罕見疾病長期輔助治療的安全首選。

儘管先導試驗結果令人振奮,未來仍需更大規模的多中心臨床試驗,以驗證其長期療效與穩定性。後續研究應著重於釐清 PS128 調節神經傳導物質的具體分子通路,並探討不同基因突變亞型對益生菌介入的反應差異。這將有助於實現針對雷特氏症(Rett Syndrome)患者的精準微生物醫療輔助方案,為神經發育障礙的治療開闢新路徑。

精神益生菌 PS128:以「菌腦腸軸」重塑身心平衡的科學解方

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腹式呼吸可喚醒副交感神經示意圖

近年來,科學界已確立「菌腦腸軸(Microbiome-Gut-Brain Axis)」在神經精神領域的關鍵角色,證實腸道微生態能實質影響大腦功能與神經行為。在此學理基礎上,「精神益生菌(Psychobiotics)」成為備受矚目的新興研究方向,旨在透過調節腸道菌相來介入神經心理健康。

其中,植物乳桿菌PS128(Lactobacillus plantarum PS128)作為該領域的指標性菌株,已在多項臨床前與人體研究中展現出高度的應用價值。它將益生菌的應用範疇從傳統的腸胃道保健,正式拓展至情緒與睡眠管理,為現代高壓環境下衍生的神經心理困擾,提供了一項具備科學實證的整合性輔助策略。

台灣研發專利菌株 植物乳桿菌 PS128 對於心理健康的卓越成效

由台灣研究團隊從傳統發酵芥菜中分離出的植物乳桿菌 PS128 (Lactobacillus plantarum PS128) 已展現出顯著的心理調節與神經保護潛力。研究證實,口服PS128能透過腸腦軸有效調節大腦關鍵區域的多巴胺與血清素水平,從源頭優化情緒反應。

在臨床試驗中,PS128 不僅能顯著減輕高壓力職業族群的知覺壓力與焦慮感,還能有效降低壓力荷爾蒙—皮質醇(Cortisol)的濃度。此外,針對失眠者的實驗更進一步證實,PS128 具備穩定深層睡眠結構、降低大腦皮層興奮度(減少高頻腦波)的功效,能實質提升睡眠品質並緩解日間疲勞。這使得 PS128 成為當前應對現代高壓生活與睡眠障礙的一項突破性科學解決方案。

以下整理PS128菌株在心理健康層面的實驗設計與研究成果:

研究一:無菌小鼠行為與單胺水平研究 (Liu et al., 2016)

研究重點:探討在排除腸道其他微生物干擾的情況下,長期服用 PS128 對無菌(GF)小鼠情緒行為及大腦單胺類神經遞質的影響。

  • 實驗設計:將6週大的無菌雄性小鼠分為對照組(生理鹽水)、熱去活 PS128 組及活 PS128 組(每日109CFU),連續灌胃16天。進行開闊場(OFT)、高架十字迷宮(EPM)、強迫游泳(FST)行為測試,並測量血清皮質酮及大腦特定區域(紋狀體、前額葉皮質、海馬體)的神經遞質水平。
  • 實驗結果:
    • 安全與生理指標:服用活 PS128 顯著降低了盲腸重量(p < 0.01),但對體重及器官組織學無顯著影響。
    • 行為改變:活 PS128 組在 OFT 中的總移動距離顯著增加(p < 0.05),且移動時間增加、休息時間減少(p < 0.01)。在 EPM 中,活 PS128 組在封閉臂停留時間顯著減少,且進入開放臂與封閉臂的時間比例顯著增加(p < 0.05)。
    • 神經遞質:活 PS128 顯著提升了紋狀體中的多巴胺(DA,p < 0.05)、同型香草酸(HVA,p < 0.01)、血清素(5-HT,p < 0.001)及 5-羥基吲哚乙酸(5-HIAA,p < 0.001)的濃度。
    • 壓力激素:血清皮質酮水平在各組間無顯著差異。

攝取活菌PS128能顯著提升無菌小鼠的運動探索能力並產生抗焦慮效果,此改變與紋狀體中多巴胺及血清素濃度的提升直接相關。

研究二:早期壓力(ELS)與成年小鼠精神調節研究 (Liu et al., 2016)

  • 研究重點:評估 PS128 對受早期生活壓力(母嬰分離)的小鼠及一般成年小鼠的焦慮、憂鬱行為及神經內分泌的調節作用。
  • 實驗設計:ELS組小鼠在出生後第2天到第14天,每日與母親分離3小時。PS128(每日109 CFU)連續餵食4週。測試包含糖水偏好(SPT)、OFT、EPM、FST,並分析血清細胞因子、皮質酮水平及大腦前額葉皮質(PFC)與紋狀體的神經遞質。
  • 實驗結果:
    • 憂鬱行為(ELS 小鼠):PS128反轉了ELS導致的糖水偏好下降(p < 0.001),並顯著減少FST的不動時間(p < 0.001)。
    • 焦慮行為(一般小鼠):PS128顯著增加了一般小鼠在OFT中間區域停留的時間(p < 0.05),並增加EPM開放臂的停留時間(p < 0.05)。
    • 壓力與免疫指標:在ELS小鼠中,PS128顯著降低了基礎及應激狀態下的血清皮質酮水平(基礎 p < 0.01;應激 p < 0.05)。PS128 也顯著降低了血清 IL-6 水平並增加了 IL-10 水平(p < 0.01)。
    • 神經遞質(PFC):PS128顯著提升了ELS小鼠(p < 0.01)與一般小鼠(p < 0.05)PFC中的多巴胺濃度,並增加了一般小鼠的血清素濃度(p < 0.01)。

PS128展現了優異的精神調節能力,能針對受壓個體改善憂鬱行為與調節HPA軸反應,並針對健康個體發揮抗焦慮作用。

研究三:自覺失眠者憂鬱症狀與睡眠品質臨床試驗 (Ho et al., 2021)

  • 研究重點:調查PS128對於自覺失眠成年人的憂鬱/焦慮症狀、自主神經系統功能及睡眠結構的影響。
  • 實驗設計:隨機、雙盲、安慰劑對照試驗。40名20-40歲受試者,每日服用兩顆 PS128(共6 x 1010 CFU)或安慰劑,持續30天。評估指標包含 BDI-II、BAI、PSQI、ISI等量表,以及微型多項睡眠電圖(PSG)錄影。
  • 實驗結果:
    • 情感與疲勞:PS128 組在服用30後,Beck憂鬱量表(BDI-II)分數顯著低於安慰劑組(p < 0.05)。此外,PS128組在睡前的疲勞程度(VAS)顯著降低(p < 0.05)。
    • 睡眠結構:相較於安慰劑組,PS128組在深睡階段(N3)的醒來次數顯著減少(p < 0.05)。
    • 腦波數據:在N1睡眠階段,PS128 組的theta波比例顯著下降(p < 0.05),暗示大腦激發狀態降低。
    • 相關性分析:PS128 組中BDI-II分數的改善與REM醒來次數減少、N2 arousal次數減少,以及beta與alpha波比例的下降呈正相關。

PS128 能顯著改善失眠者的憂鬱情緒與日間疲勞,並透過降低大腦皮層激發狀態,提升深層睡眠的穩定度。

研究四:高壓資訊科技工作者的職業壓力研究 (Wu et al., 2021)

  • 研究重點:探討8週的 PS128 干預是否能改善高壓力IT從業人員的自覺壓力、工作負擔、焦慮、憂鬱及睡眠症狀。
  • 實驗設計:開放標籤、單臂、基準期對照試驗。36名PSS-10分數27 的IT高壓工作者,每日食用兩顆PS128(共2 x 1010 CFU),持續8週。測量包含 PSS、STAI、PHQ-9、ISI 等多項心理指標,以及唾液中的壓力生物標誌(皮質醇等)。
  • 實驗結果:
    • 壓力指標:8 週後,受試者的知覺壓力量表(PSS)分數顯著下降(平均減少 10.33 分,p < 0.001),VAS 壓力分數亦顯著降低(p < 0.001)。
    • 心理健康與情緒:狀態焦慮與特質焦慮(STAI)、憂鬱症狀(PHQ-9)顯著改善(均 p < 0.01)。正向情緒(快樂、接受、希望)顯著提升,負向情緒(恐懼、憤怒、厭惡)顯著下降。
    • 工作壓力:整體工作壓力(p = 0.003)與工作負擔(p = 0.037)感顯著減輕。
    • 生理數據:唾液皮質醇水平顯著下降(p < 0.05),但 alpha-澱粉酶等其他指標無顯著變化。
    • 消化道症狀:總體腸胃症狀 VAS 分數顯著改善(p = 0.001),包含便秘、腹瀉及腹脹感。

針對長期處於高壓環境的專業人士,攝取PS128能有效從主觀壓力感與客觀壓力荷爾蒙雙管齊下,全方位提升心理健康與職場活力。

FAQ

1. 在失眠臨床試驗中,腦波數據顯示了哪些具體改善?

在失眠臨床試驗中,食用PS128的受試者在深層睡眠(N3 階段)的醒來次數顯著減少,顯示睡眠穩定度獲得提升。腦波數據顯示大腦皮層的激發狀態降低,具體表現為代表興奮與焦慮的高頻腦波(如beta、alpha與theta波)比例顯著下降。同時,代表深睡的低頻 delta 波比例則有所增加,有助於促進睡眠品質。
研究進一步發現,這些高頻波的減少與低頻波的增加,與受試者憂鬱症狀的改善具有顯著相關性。

2. PS128 如何改善深層睡眠品質?

PS128透過穩定深層睡眠結構來提升品質。
臨床研究顯示食用者在N3階段(深層睡眠)的醒來次數顯著減少、腦波數據證明PS128能降低大腦皮質的激發狀態。此外,PS128能有效調節HPA軸反應,降低體內皮質醇,並調節多巴胺與血清素水平,幫助平衡情緒並維持穩定的睡眠週期。
這些綜合作用讓受試者主觀感覺失眠減輕,且在客觀數據上獲得更深沉且連續的睡眠。

3. PS128 對減輕日間疲勞感的數據表現為何?

在失眠者試驗中,攝取30天後的PS128組自覺疲勞程度(VAS)顯著低於安慰劑組,且成功預防了疲勞感在長期壓力下的持續惡化。針對高壓 IT從業人員的研究則顯示,受試者的活力水平(Energy level)在8週後顯著提升了約 34%,平均得分從38.19分增加至51.25分。

研究總結:PS128 啟動腸腦軸關鍵,重塑壓力韌性與穩定深層睡眠

研究證實,植物乳桿菌 PS128 透過「腸腦軸」機制展現卓越的神經調節能力。動物實驗顯示,它能提升大腦多巴胺與血清素水平以緩解焦慮,並下調 HPA 軸敏感度,有效降低皮質酮(壓力荷爾蒙)濃度並平衡發炎因子,從源頭強化身心的免疫防護力與抗壓韌性。

針對高壓失眠族群,PS128 在臨床上展現了優異的改善效益。受試者不僅主觀感受到壓力與日間疲勞減輕,生理數據更顯示 PS128 能穩定深層睡眠(N3)、減少夜醒次數,並降低腦部興奮波比例。這種從神經傳導到腦波活動的全面調節,使 PS128 成為現代人應對職場壓力、改善睡眠障礙並提升心理健康的科學首選。

植物乳桿菌 PS128 對台灣自閉症譜系障礙兒童之臨床影響:一項隨機、雙盲、安慰劑對照試驗

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期刊資訊:《Nutrients》2019, Vol. 11, Issue. 4, 820

研究團隊:Liu YW, Liong MT, Chung YE, Huang HY, Peng WS, Cheng YF, Lin YS, Wu YY, Tsai YC. 

論文題目:Lactobacillus plantarum PS128 on Children with Autism Spectrum Disorder in Taiwan: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial. 

本項臨床研究由台灣醫學團隊執行,旨在評估精神益生菌 植物乳桿菌 PS128 對 7 至 15 歲自閉症譜系障礙(ASD)男孩的行為調節作用。這項隨機雙盲安慰劑對照試驗結果顯示,受試者在連續補充 PS128 達 28 天後,能顯著改善其反抗與挑釁行為。

特別針對 7 至 12 歲的年幼族群,PS128 在 SNAP-IV 評估量表(常用於過動症與行為評估)的總分上有顯著降低,並在焦慮、過動與規避行為等共病症狀上展現進步趨勢。研究過程中未觀察到任何不良反應,證實其具備高度安全性。儘管核心社交特徵未產生根本性變化,但數據證實 PS128 對於緩解 ASD 相關的行為症狀具有臨床價值,特別是針對學齡前至幼年期的干預效果尤為顯著。

研究顯示 PS128 對不同年齡層孩童的效果有何差異?

本研究將受試者分為7-12歲(國小階段)與13-15歲(國中階段)兩個年齡層進行分層分析,結果顯示PS128對於較年幼的孩童具有更顯著的改善效果。

具體的年齡層效果差異如下:

  • 7–12歲年齡層(顯著改善):
    • SNAP-IV評量(注意力缺失過動與對抗行為):與對照組(Placebo)相比,服用PS128的7-12歲孩童在 對抗/挑釁行為 (opposition/defiance, p=0.03) 以及SNAP-IV總分 (p=0.02) 均有顯著改善。
    • 組內比較(服用前後):在服用PS128四週後,該年齡層在注意力不集中 (p=0.03)、過動/衝動 (p=0.02) 以及對抗/挑釁行為 (p=0.02) 方面的評分均名義上顯著減少。
    • CBCL 評量(兒童行為量表):PS128 組中的7-12歲孩童在 焦慮 (anxiety, p=0.01) 與 違規行為 (rule-breaking behaviors, p=0.01) 方面也顯示出名義上的顯著降低。
  • 13–15歲年齡層(無顯著改善):
    • 根據分析結果,13-15歲的年長孩童在使用PS128後,各項結果指標均未觀察到如年幼組般的顯著改善。

PS128的介入效果具有年齡依賴性,對於7-12歲的孩童在注意力缺失、過動、衝動、對抗性行為以及焦慮等方面的症狀改善優於13-15歲的年長孩童。

PS128 對自閉症孩童的行為有哪些具體改善?

食用PS128益生菌四週後,對自閉症孩童的行為改善主要體現在以下幾個具體方面:

1. 顯著改善(與對照組相比有統計學意義)

在針對7-12歲(國小階段)孩童的分析中,PS128組在以下指標的改善程度顯著優於對照組:

  • 對抗/挑釁行為 (Opposition/Defiance):在 SNAP-IV 量表中,此項行為的改善達到顯著水準 (p=0.03)。
  • SNAP-IV 總分:整體注意力缺陷、過動及對抗行為的總分也顯著下降 (p=0.02)。

2. 名義上的改善(PS128 組內食用前後對比)

研究的探索性分析顯示,PS128 組在攝取四週後,多項行為指標出現名義上的降低(組內比較趨於改善):

  • 焦慮與違規行為:在兒童行為檢核表(CBCL)中,孩童的焦慮 (p=0.02) 與違規行為 (p=0.02) 的分數有所減少。
  • 過動與衝動:在SNAP-IV量表中,過動與衝動(p=0.04)的傾向在服用後出現下降趨勢。
  • 社交溝通特質:社交反應量表(SRS)的總分名義上有所下降 (p=0.04),這可能反映了社交溝通特質的改善。
  • 重複性/僵化行為:自閉症行為檢核表 (ABC-T) 中,與身體和物品使用相關的分數(代表自閉症常見的僵化行為)也有所改善 (p=0.04)。

圖一、PS128改善自閉整孩童的典型症狀如社交互動障礙,並減少過動及對立反抗行為

3. 年齡對改善效果的影響

研究結果強調PS128的效果具有年齡依賴性。對於7-12歲的較年幼孩童,除了上述顯著改善外,其注意力不集中(p=0.03)在服用前後也顯示出名義上的改善;相較之下,13-15歲的年長孩童則未觀察到這些顯著的行為改善。

為什麼 PS128 對年幼組效果較顯著?

根據研究結果與相關討論,PS128對年幼組(7-12歲)效果較為顯著的原因主要包含以下幾點:

  • 臨床數據的顯著性差異:在分層分析中,僅有7-12歲(國小階段) 的孩童在服用 PS128後,其 SNAP-IV 總分 (p=0.02) 以及 對抗/挑釁行為 (p=0.03) 的改善程度顯著優於對照組。相比之下,13-15歲的年長組在這些指標上並未觀察到統計學上的顯著進步。
  • 早期干預的效益:研究指出,自閉症的相關治療通常在年紀越小時能產生最大的效益(如改善認知、語言能力與適應行為),這強調了 「早期診斷與早期干預」 的重要性。雖然此研究對象已達學齡,但結果仍反映出 PS128 的介入效果具有 年齡依賴性(age-dependent),年紀較小的孩童對此類介入的反應較佳。
  • 行為問題的性質:年幼組在注意力不集中(p=0.03)、過動/衝動 (p=0.02) 以及焦慮 (p=0.01) 等方面均出現了名義上的顯著改善。研究者認為,這些行為問題在年幼階段可能更具可塑性,透過PS128調節腸腦軸功能,能更有效地緩解這些與自閉症共存的行為症狀。

臨床數據綜覽

1. 試驗設計與受試者參數

  • 研究設計:為期 28 天的隨機、雙盲、安慰劑對照試驗 (Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial)。
  • 受試者條件:經DSM-5與ADI-R(自閉症診斷會談量表)國際標準確診之7至15歲自閉症譜系障礙 (ASD) 兒童(主要為男童)。
  • 介入劑量:實驗組每日口服300億(3 × 10¹⁰) CFU的PS128。

2. 核心臨床發現與量表數據分析

  • 過動/衝動與對立反抗行為改善 (基於 SNAP-IV 量表):
    • 數據分析顯示,經過 28 天介入,PS128 組別在 SNAP-IV 量表的數項子指標上呈現統計學顯著改善。
    • 具體數據:總分下降 (p= 0.01)、「過動/衝動」得分下降 (Hyperactivity/impulsivity, p= 0.04)、以及「對立反抗」得分下降 (Oppositional defiant, p= 0.045),而安慰劑組則未觀察到上述變化。
  • 年齡分層效應 (Age Stratification):神經發育階段對介入效果具顯著影響,支持「早期介入」在神經發展可塑性期的重要性。
    • 學齡兒童組 (7-12 歲):SNAP-IV 總分的改善達統計顯著差異 (P < 0.05)。
    • 青少年組 (13-15 歲):改善幅度未達統計學顯著意義。
  • 內化情緒與外化違規行為減輕 (基於 CBCL 與 SRS 量表):
    • CBCL (兒童行為檢核表):探索性分析指出,PS128 介入組的「焦慮」得分 (Anxiety, p= 0.02) 及「違規行為」得分 (Rule-breaking behavior, p= 0.02) 均顯著下降,顯示該菌株具備緩解 ASD 共病情緒障礙之潛力。
    • SRS (社交反應量表):PS128 介入組在第 28 天的 SRS 總分呈現名目上的顯著減少 (p= 0.04),而安慰劑組無顯著改善。

3. 安全性評估與臨床結論

  • 安全性指標:在為期四週的試驗期間,所有受試者對 PS128 的耐受性良好,無任何不良事件報告(無腸胃不適或過敏反應)。
  • 臨床定位:實驗數據證實,植物乳桿菌 PS128 雖非用於直接治癒 ASD 核心社交障礙之藥物,但可作為一項具備高安全性與實證數據支持的輔助性介入策略 (Adjunctive intervention),有效改善 ASD 學齡兒童常見的過動、焦慮、衝動及對立反抗等神經精神共病。

科學意義與未來展望

本研究在臨床轉譯醫學上具有重要意義,為「菌-腸-腦軸線」理論應用於人類神經發育障礙提供了具體的實證基礎。研究結果初步證實,透過特定精神益生菌株如PS128來調節腸道微生態,是改變神經行為表型 (Neurobehavioral phenotypes) 的潛在有效途徑。相較於傳統精神科藥物可能伴隨的副作用,PS128提供了一種高安全性且無藥物依賴性的非侵入性輔助治療選擇,對於神經系統仍處於高度可塑期的學齡兒童尤為關鍵。

科學界仍努力進一步開展更大樣本數、多中心且介入時間更長的隨機對照試驗,以驗證其長期療效與穩定性。此外,未來的研究設計應結合次世代定序 (NGS) 技術,深入分析受試者的腸道菌相結構變化,並透過代謝體學 (Metabolomics) 釐清腸道代謝物影響大腦神經傳導物質的精確分子路徑。將有助於完整了解腸腦互動的底層機制,進而推動針對自閉症譜系障礙的精準微生態介入策略 (Precision microbiome interventions)。

PS128 精神益生菌改善阿茲海默症小鼠之認知障礙:調節腸道菌相代謝路徑並緩解大腦神經發炎

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期刊資訊:《BMC Complement Med Ther.》2021, Vol. 21, Issue. 1, 259

研究團隊:Huang HJ, Chen JL, Liao JF, Chen YH, Chieu MW, Ke YY, Hsu CC, Tsai YC, Hsieh-Li HM.

論文題目:Lactobacillus plantarum PS128 prevents cognitive dysfunction in Alzheimer’s disease mice by modulating propionic acid levels, glycogen synthase kinase 3 beta activity, and gliosis. 

本研究探討精神益生菌 植物乳桿菌 PS128 對阿茲海默症(AD)小鼠模型的治療潛力。研究透過藥物誘發小鼠產生認知功能障礙,並觀察到其大腦出現類澱粉蛋白沉積、神經膠質增生及神經元流失等典型病理特徵。

實驗結果證實,補充 PS128 能顯著改善 AD 小鼠 的空間記憶能力與突觸保護作用。其核心機制在於:PS128 能有效調節小鼠腸道中的丙酸(Propionic acid)濃度,進而抑制腦部關鍵激酶 GSK3β 的異常活性,緩解大腦神經發炎與損傷。這項發現為透過「腸腦軸」預防或延緩阿茲海默症提供了實證支持,展現了精準益生菌作為神經退化性疾病輔助治療策略的潛力。

丙酸 (PPA) 在失智症病情中扮演何種角色?

丙酸(Propionic acid, PPA)在失智症的病程進展中扮演著促進病情惡化的負面角色。

以下是丙酸在失智症病情中所扮演的具體角色與影響機制:

  • 促進神經膠細胞增生(Gliosis):過量的丙酸會穿過血腦屏障進入中樞神經系統,誘發大腦中的星狀細胞和微膠細胞過度活化。這種神經膠細胞增生會釋放促發炎介質,進而惡化腦部的神經退化環境,導致認知功能受損。
  • 導致神經元損失:在接受丙酸處理的大腦中,觀察到神經元數量減少的現象。研究指出,高濃度的丙酸與大腦中負責認知功能的神經元(如海馬迴的錐體神經元、膽鹼能神經元等)的流失密切相關。
  • 損害空間認知與記憶:丙酸進入中樞神經系統後,會損害空間學習與記憶獲取的能力,並干擾記憶的鞏固過程。
  • 與阿茲海默症發病機制相關:雖然短鏈脂肪酸(SCFAs)通常被認為對健康有益,但生物資訊學分析顯示,丙酸在阿茲海默症的發病機制中扮演著獨特且重要的角色。研究發現,在阿茲海默症小鼠模型中,病情的加速惡化常伴隨著糞便中丙酸濃度的顯著升高。
  • 與胰島素阻抗的關聯:丙酸在胰島素阻抗中也發揮作用。由於阿茲海默症有時被稱為「第三型糖尿病」,這種因丙酸升高而引起的代謝異常可能進一步推動了阿茲海默症的進展。

丙酸對大腦神經元具體會造成什麼樣的傷害?

過量的丙酸對大腦神經元具有顯著的毒性,會直接導致神經元數量的減少,並引發一連串破壞神經系統的反應。

以下是丙酸對大腦神經元造成的具體傷害:

  • 導致認知相關神經元流失:高濃度的丙酸與多種負責認知功能的關鍵神經元損失密切相關。具體受損的神經元包括:
    • 海馬迴 CA1 區的錐體神經元 (Pyramidal neurons):處理記憶的核心區域。
    • 內側隔核/對角帶 (MS/DB) 的膽鹼能神經元 (Cholinergic neurons):與注意力及記憶獲取有關。
    • 縫際核 (Raphe nucleus) 的血清素能神經元 (Serotonergic neurons):影響情緒調節與認知功能。
    • 藍斑核 (LC) 的去甲腎上腺素能神經元 (Noradrenergic neurons):參與壓力反應與警覺性控制。
  • 損害突觸功能:丙酸水平的升高與突觸蛋白質(如PSD95和突觸素 synaptophysin)水平的下降有關。這些蛋白質對於神經元之間的信號傳遞及突觸塑性至關重要,其減少會導致突觸功能障礙。
  • 誘發神經膠細胞增生 (Gliosis):丙酸能輕易穿過血腦屏障進入中樞神經系統並引發神經膠細胞增生。過度活化的微膠細胞和星狀細胞會釋放促發炎介質,惡化大腦的環境,進而加速神經元的損傷與死亡。
  • 加劇阿茲海默症病理特徵:研究顯示,丙酸水平的增加會促進β-澱粉樣蛋白(Aβ)的沉積以及Tau蛋白的過度磷酸化(pT231)。這些病理產物會觸發後續的連鎖反應,導致進一步的神經退化。
  • 破壞空間認知與記憶鞏固:進入中樞神經系統的丙酸會直接損害大腦獲取空間訊息的能力,並干擾記憶的鞏固過程,導致認知功能障礙。

PS128 如何降低丙酸水平?

PS128降低丙酸水平的主要方式與其對腸道環境的調節有關。以下是具體機制與觀察結果:

  • 恢復正常的腸道菌群:研究指出,阿茲海默症的病程進展往往伴隨著腸道菌群環境的改變,這會導致糞便中丙酸水平的升高。PS128 作為一種精神益生菌(Psychobiotic),能夠透過恢復正常的腸道菌群平衡,進而保護大腦免受丙酸增加所帶來的損害。
  • 具備高度針對性:在實驗中,給予 PS128 的3×Tg-AD小鼠(失智症模型小鼠),其糞便中的丙酸水平顯著下降,且PS128有效防止了因注射鏈佐黴素所引起的丙酸異常升高。值得注意的是,這種調節作用具有針對性,PS128 並不會改變糞便中其他短鏈脂肪酸(如乙酸和丁酸)的水平。
  • 阻斷丙酸對中樞神經的影響:由於過量的丙酸會穿過血腦屏障進入中樞神經系統並引發神經膠細胞增生,PS128 透過調節腸道產生的丙酸總量,間接減少了進入大腦的丙酸,從而防止空間認知功能障礙並促進記憶鞏固。

研究數據綜覽

1. 精神益生菌 (Psychobiotics) 於神經退化性疾病之應用潛力

  • 定義:精神益生菌係指攝取足量後能透過「腸腦軸 (Gut-Brain Axis)」對中樞神經系統產生實質益處的活體微生物。
  • 研究背景:本研究聚焦於自台灣發酵食品分離之植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)PS128菌株。過去文獻已證實PS128具備調節情緒與運動功能之潛力,本研究首度於三重基因轉殖阿茲海默症 (3xTg-AD) 小鼠模型中,驗證其對認知功能障礙的預防與改善神經退化之效益。

2. 阿茲海默症(AD)模型之建立與大腦胰島素阻抗假說

  • 病理機制連結:阿茲海默症之發病機制與大腦葡萄糖代謝異常及胰島素阻抗高度相關,學界亦有「第三型糖尿病」之假說。
  • 模型建立:研究採用腦室內注射鏈佐黴素 (icv-STZ) 誘導大腦胰島素阻抗,成功建立模擬代謝異常引發認知障礙之小鼠模型,藉此探討代謝調節介入對延緩阿茲海默症病理進程之可行性。

3. 腸道代謝物丙酸(Propionic Acid, PPA)之致病角色與調節

  • 特異性代謝生物標記:研究發現,經 icv-STZ 誘導發病之小鼠,其糞便中的短鏈脂肪酸 (SCFAs) 呈現特異性變化—丙酸 (PPA) 濃度顯著異常上升,而乙酸與丁酸維持不變。
  • 神經發炎機制:異常過量的 PPA 被認為是誘發大腦神經膠質細胞增生 (Gliosis) 並加劇神經元損傷的關鍵代謝因子。
  • PS128 介入效果:投予 PS128 可顯著降低體內異常升高的 PPA 濃度,進而緩解由腸道代謝異常引發的大腦發炎壓力。

4. 抑制 GSK3β 活性與延緩 AD 病理特徵 (Aβ 與 Tau 蛋白)

  • 調控 GSK3β 磷酸化:PS128 能顯著促進大腦中糖原合酶激酶-3β (GSK3β) 於 Ser9 位點的磷酸化 (pS9),使其處於非活化狀態,進而阻斷下游神經退化訊號。
  • 抑制 Aβ 澱粉樣蛋白生成:PS128 透過下調 β-分泌酶 (BACE1) 的表現量,從源頭減少 Aβ 的生成;同時對胰島素降解酶 (IDE) 無顯著影響,顯示其機制偏向「抑制生成」而非「促進清除」。
  • 減少Tau蛋白過度磷酸化:PS128 有效降低Tau蛋白於Thr231位點的異常磷酸化,減少神經纖維纏結(NFTs)形成的風險。
  • 行為學改善:上述分子層面的病理改善,具體反映於莫里斯水迷宮 (Morris Water Maze) 測驗中,PS128 組別之小鼠展現出顯著提升的空間學習能力與長期記憶力。

5. 神經元保護作用與突觸完整性維持

  • 特定腦區神經元保護:組織學分析指出,PS128能顯著防止海馬迴 CA1 區錐體神經元(Pyramidal neurons)的流失,此區域對記憶固化至關重要。
  • 多重神經傳導網絡維護:PS128同時維持了膽鹼能(ChAT)、血清素能 (5-HT) 及去甲腎上腺素能 (TH) 等神經傳導系統的完整性,並穩定突觸後密度蛋白 95 (PSD95) 的表現量,確保神經突觸訊號傳遞正常。
  • 抑制早期微膠細胞活化:即使在未經icv-STZ誘導的3xTg-AD基礎對照組(Naïve)中,PS128 亦能顯著減少活化態的小膠質細胞 (Microglia),顯示其對具備 AD 遺傳風險的對象具有早期的神經免疫調節與基礎保護作用。

科學意義與未來展望

本研究不僅證實了植物乳桿菌PS128能透過調節腸道代謝物(降低丙酸)與抑制致病激酶活性(GSK3β)來改善認知功能,更為精神益生菌的開發確立了典範。相較於傳統廣泛性的健康介入,針對特定病理路徑(如BACE1與Tau磷酸化)進行精確介入,為延緩阿茲海默症提供了更具科學基礎的非藥物策略。

儘管動物模型結果顯著,未來需進一步的臨床試驗以驗證PS128在人類大腦中調節短鏈脂肪酸 (SCFAs) 與改善胰島素阻抗的有效性。其作為輔助治療方案 (Adjuvant Therapy) 的潛力,對於延緩阿茲海默症病程進展具有重要的臨床價值。

精神益生菌 PS128 的神經調控機制:透過「菌腸腦軸」調節多巴胺路徑並改善類抽動行為

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期刊資訊:《Brain Res Bull》2019. Vol. 153, 59-73

研究團隊:Liao JF, Cheng YF, Li SW, Lee WT, Hsu CC, Wu CC, Jeng OJ, Wang S, Tsai YC.

論文題目:Lactobacillus plantarum PS128 ameliorates 2,5-Dimethoxy-4-iodoamphetamine-induced tic-like behaviors via its influences on the microbiota-gut-brain-axis.

本研究探討植物乳桿菌 PS128 對藥物誘發之妥瑞氏症模型大鼠的行為影響及其生物學機制。結果顯示,PS128 能顯著減少抽動樣行為(Tic-like behaviors)並改善前脈衝抑制(PPI)功能。機制分析證實,PS128 透過菌腸腦軸雙向調節大腦多巴胺系統,包括提升多巴胺轉運體(DAT)與 β-arrestin 的蛋白表現,並穩定皮質與紋狀體的神經傳導代謝。同時,PS128 具備調節外周血清素與優化腸道微生態之功能,為多巴胺失調引起的神經精神疾病提供了一種微生態標靶治療的新視野。

PS128 如何透過腸腦軸改善妥瑞氏症的抽動行為?

植物乳桿菌 PS128是為一種「精神益生菌」(psychobiotics)菌株,主要透過調節菌腸腦軸(microbiota-gut-brain-axis)來改善抽動症(妥瑞氏症)的行為。

其改善抽動行為的核心機制如下:

1. 穩定大腦多巴胺(DA)系統

抽動症通常與多巴胺失調有關。PS128 透過以下方式調節大腦中不同區域的多巴胺代謝:

  • 調節多巴胺水平:在抽動症動物模型中,PS128能逆轉大腦紋狀體中多巴胺水平下降的情況,並抑制前額葉皮質中多巴胺異常升高的現象。
  • 增加多巴胺轉運體(DAT):PS128 的攝取會增加紋狀體與前額葉皮質中 DAT 的表現量,有助於清除突觸間的多巴胺並增加其代謝,從而穩定多巴胺系統。
  • 提升 β-arrestin 表現:PS128 增加了大腦中 β-arrestin 的含量。β-arrestin 是一類多功能的胞內轉接蛋白,主要負責調節超過800種G 蛋白質偶聯受體(GPCRs)的去敏感化、內化作用及訊號轉導。

增加β-arrestin 的含量對於多巴胺受體信號的脫敏與調節至關重要,使神經系統能更靈活地應對神經傳導物質的變化。

2. 調節神經信號傳導路徑

PS128 能有效抑制由誘導藥物(DOI)引起的異常神經活動:

  • 降低磷酸化蛋白質:PS128 可減少大腦中與多巴胺訊號相關的蛋白質—DARPP-32(在Thr34位點)與ERK的磷酸化水平,這有助於緩解因多巴胺過度活躍引起的超動與抽動行為。

3. 透過迷走神經與外周血清素傳導

腸道微生物能透過神經、免疫與內分泌途徑與大腦溝通:

  • 外周血清素(5-HT)調節:PS128在腸道中能增加回腸、結腸及血清中的血清素水平。
  • 迷走神經迴路:腸道中的血清素可能作用於迷走神經傳入纖維,將訊息從腸神經系統傳遞至中樞神經系統,進而影響與獎勵機制和運動調節相關的多巴胺路徑。

4. 改善腸道菌相失調

PS128 有助於建立更穩定的腸道生態系統:

  • 調整菌群比例:PS128 能降低厚壁菌門與擬桿菌門的比例(Firmicutes/Bacteroidetes ratio, F/B ratio),這在臨床研究中被認為與多種精神疾病的改善有關。
  • 穩定菌相:PS128 的攝取能幫助宿主維持腸道菌群的平衡,使其更有能力抵抗外部刺激所導致的菌相失調。

長期攝取足量的PS128能強化宿主的「菌腸腦軸」功能,透過穩定中樞多巴胺通路、調節神經傳導信號以及改善腸道微生態,從而顯著減輕抽動症狀並改善感覺運動閘門(sensorimotor gating)的缺陷。

研究中提到的多巴胺與血清素在神經失調中扮演什麼角色?

多巴胺(DA)與血清素(5-HT)在誘導的神經失調(抽動症模型)中扮演的具體角色如下:

1. 多巴胺(DA):區域性失調與信號過度活化

研究結果顯示,抽動症狀與大腦不同區域間多巴胺水平的失衡及信號傳導異常有直接關係:

  • 區域性水平異常:透過 DOI(血清素受體激動劑)誘導神經失調後,大腦紋狀體(Striatum)的多巴胺水平顯著下降,而前額葉皮質(PFC)的多巴胺水平則顯著升高且代謝率下降。這種不平衡的現象與抽動行為及感覺運動閘門(PPI)缺陷有關。
  • 神經信號過度表現:在神經失調狀態下,紋狀體與前額葉皮質中的磷酸化ERK(p-ERK)以及 DARPP-32(於 Thr34 位點)的磷酸化水平顯著增加,反映了多巴胺通路處於過度活躍或異常興奮的狀態。
  • 調節機制的缺失:在未接受PS128介入的失調模型中,多巴胺轉運體(DAT)與 β-arrestin 的表現不足以抵銷 DOI 帶來的衝擊,導致多巴胺系統無法維持穩定。

2. 血清素(5-HT):行為誘導的觸發者與外周調節途徑

研究結果顯示,血清素主要作為誘發神經失調的媒介,並在腸道調節中發揮作用:

  • 行為誘導的核心:研究利用5-HT2A與5-HT2C受體激動劑(DOI)成功誘導出顯著的背肌收縮、濕狗抖動及類抽動行為,並造成前脈衝抑制(Prepulse Inhibition, PPI)缺陷,證明了特定血清素受體的活化是觸發這些類抽動症狀的關鍵。
  • 外周系統的調節:儘管在該模型中大腦內的血清素總量與代謝率並未因DOI誘導而產生顯著變化,但實驗結果證實 PS128 能夠顯著提升健康大鼠迴腸、結腸及血清中的血清素濃度。這顯示血清素在「菌腸腦軸」中扮演著外周訊息傳遞的角色,可能進而影響中樞神經系統的穩定。

PS128 對大腦不同區域的多巴胺有何影響?

植物乳桿菌PS128對大腦不同區域的多巴胺系統具有顯著且區域特異性的調節作用,主要體現在穩定多巴胺水平、增加轉運體表現以及調節下游信號傳導:

1. 區域性多巴胺水平與代謝的調節

PS128 能夠針對 DOI誘導的區域性多巴胺失調進行雙向調節:

  • 紋狀體(Striatum):在神經失調模型中,DOI 會導致紋狀體的多巴胺水平下降,而攝取 PS128 能顯著增加多巴胺水平,使其恢復至接近正常狀態。此外,PS128 還增加了該區域多巴胺代謝物(DOPAC 和 HVA)的水平。
  • 前額葉皮質(PFC):DOI會引起前額葉皮質的多巴胺水平異常升高,攝取PS128則能顯著抑制多巴胺的過度升高。同時,PS128提升了該區域的多巴胺周轉率(turnover ratio)。

2. 增加關鍵調控蛋白的表現

PS128 透過增加特定的蛋白表現,強化了多巴胺系統的穩定性與靈活性:

  • 多巴胺轉運體(DAT):在紋狀體和前額葉皮質中,無論是在正常大鼠還是 DOI 誘導的大鼠身上,攝取 PS128 均能顯著增加 DAT 的表現量。較高的 DAT 表現有助於突觸間多巴胺的清除與代謝,這解釋了為何PS128能穩定多巴胺系統且不引起過動行為。
  • β-arrestin:PS128 同樣顯著提升了這兩個區域中 β-arrestin 的蛋白質水平。β-arrestin 在多巴胺受體的脫敏(desensitization)和信號調節中扮演關鍵角色,有助於大腦建立更具彈性的機制來應對神經傳導物質的變化。

3. 抑制異常的神經信號傳導

PS128 能有效調節因多巴胺功能異常而過度活化的下游信號路徑:

  • 降低磷酸化水平:PS128 顯著降低了由 DOI 引起在紋狀體與 PFC 中的 p-ERK 以及 p-Thr34-DARPP-32 的磷酸化。這些磷酸化蛋白質的減少反映了多巴胺投射路徑中過度興奮狀態的緩解。
  • 特定路徑恢復:在PFC中,PS128 能夠恢復因 DOI 誘導而下降的p-Thr75-DARPP-32水平(此為觀察大腦多巴胺信號傳導路徑是否正常的重要分子指標),而藥物氟哌啶醇(Haloperidol)則無此效果。

PS128 如何影響腦中的多巴胺轉運體(DAT)與β−Arrestins?

植物乳桿菌 PS128 對大腦中調節多巴胺功能的關鍵蛋白質—多巴胺轉運體(DAT)與 β-arrestin 有顯著的提升作用,具體影響如下:

1. 顯著增加蛋白質表現量

研究結果證實,攝取PS128會顯著增加大腦中 DAT 與 β-arrestin 的蛋白質表現水平。這種增加作用在以下兩種情況下皆成立:

  • 正常狀態:在未受藥物刺激的正常大鼠中,長期攝取 PS128 即可觀察到這些蛋白表現量上升。
  • 神經失調狀態:在透過DOI誘導出類抽動行為的失調模型中,PS128 同樣能顯著提升這些蛋白的水平。

2. 影響的特定大腦區域

PS128 的調節作用主要集中在與運動控制和認知功能密切相關的區域:

  • 紋狀體(Striatum):攝取PS128顯著提升了紋狀體內的DAT表現量(F(4, 37) = 4.76)以及β-arrestin水平(F(4, 37) = 5.93)。
  • 前額葉皮質(PFC):在該區域也觀察到了類似的提升效果,PS128 有效增加了PFC中的 DAT 與 β-arrestin 蛋白質含量。

3. 對神經系統的功能性意義

根據研究的數據分析與討論,這些變化對大腦產生了實質的保護與調節作用:

  • 穩定多巴胺代謝:DAT 表現量的增加能加速清除突觸間隙中的多巴胺,並促進多巴胺的代謝(轉化為 DOPAC 和 HVA)。這解釋了 PS128 為何能抑制因多巴胺過度活躍引起的行為問題。
  • 強化系統調節靈活性:β-arrestin 在多巴胺受體的脫敏(desensitization)和信號調節中擔任支架蛋白的角色。PS128 提升其表現量,有助於大腦建立一個更具彈性且能適應外部刺激的多巴胺調節機制,從而改善類抽動症狀與感覺運動閘門缺陷。

研究數據綜覽

1. 精神益生菌的特性與行為神經調節

Lactobacillus plantarum PS128 為一種精神益生菌,能透過腸腦軸線對中樞神經系統發揮特定作用,並在 DOI(2,5-Dimethoxy-4-iodoamphetamine,一種血清素受體激動劑)誘導的類妥瑞症動物模型中展現顯著的行為改善效果:

  • 抑制異常肌肉收縮:顯著降低由 DOI 誘發的背部肌肉收縮頻率。
  • 修復感覺動作門控功能:顯著改善前脈衝抑制(Prepulse Inhibition, PPI)缺陷。這表明 PS128 有助於恢復大腦過濾無關感覺刺激的神經門控功能,此功能在妥瑞症等神經精神疾病中通常呈現受損狀態。

2. 閾值依賴性(Threshold-dependent)的劑量效應

實驗數據顯示,PS128 對行為的改善效果並非線性劑量關係,而是呈現「閾值依賴性」特徵:

  • 有效閾值:每日攝取量需達到 10⁹ CFU方能觀察到顯著的行為改善。
  • 飽和效應:低於此閾值(如 10⁸ CFU)無法產生顯著的行為學變化;而將劑量提升至 10¹⁰ CFU 所產生的改善幅度,與 10⁹ CFU 組別無顯著差異。這證實了達到有效給藥濃度的重要性,而非單純追求高菌數。

3. 多巴胺系統代謝與神經訊號通路之調節

相較於傳統抗精神病藥物(如 Haloperidol)透過直接拮抗多巴胺受體來阻斷神經傳導,PS128 展現了更具調節性的神經化學優化機制:

  • 調節突觸間隙神經傳導物質:顯著上調多巴胺轉運體(Dopamine Transporter, DAT)與β-arrestin的蛋白質表現,促進多巴胺的回收機制,避免神經突觸過度興奮。
  • 優化代謝率:提升大腦特定區域的多巴胺代謝率,並增加去甲腎上腺素(Norepinephrine, NE)的濃度,有助於維持運動控制系統的穩定。
  • 穩定細胞內訊號傳導:透過調節 DARPP-32 與 ERK 等關鍵神經訊號分子的磷酸化(Phosphorylation)狀態,提升神經網絡對化學刺激的適應性與穩定性。

4. 迷走神經(Vagus Nerve)介導的腸腦軸線機制

PS128 對中樞神經系統的影響,主要依賴於腸道系統與迷走神經的交互作用:

  • 調節周邊血清素(Peripheral 5-HT):PS128 攝取會影響腸道內的血清素濃度。
  • 迷走神經傳入路徑:儘管周邊血清素無法穿透血腦屏障(Blood-Brain Barrier, BBB),但能刺激腸道神經叢的迷走神經傳入纖維(Afferent fibers)。這些神經訊號隨後被傳導至大腦的獎賞與運動控制中樞,形成腸腦溝通的實體途徑。

5. 緩解藥物誘導之腸道菌相失衡(Gut Dysbiosis)

PS128 的介入能有效提升腸道微生態對藥物刺激的抵抗力與韌性:

  • 平衡核心菌群比例:降低厚壁菌門與擬桿菌門的比例(Firmicutes/Bacteroidetes ratio, F/B ratio),該比例的下降在臨床上通常與系統性發炎降低及神經健康指標呈現正相關。
  • 特異性調節菌科:顯著增加 Prevotellaceae(普雷沃氏菌科)與 Bacteroidaceae(擬桿菌科)等共生菌的相對豐度,並抑制 Lachnospiraceae(毛螺菌科)的異常增殖,從而維持腸道微生態的動態平衡。

科學意義與未來展望

本研究證實植物乳桿菌 PS128 具備卓越的神經調控潛力,其透過「菌腸腦軸」優化大腦神經代謝與訊號穩定,有別於傳統藥物受體拮抗劑的直接阻斷作用。這不僅為多巴胺失調相關疾患(如妥瑞症)提供了全新的病理視角,更為未來「微生態標靶療法」奠定了實證基礎,確立了精準益生菌作為安全、非藥物輔助治療策略的臨床價值。

精神益生菌 PS150:以「菌腦腸軸」重建「睡眠」的天然解方

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節奏快速且高壓的現代社會中,超過30%的成年人飽受慢性失眠之苦。過去治療失眠多仰賴傳統藥物,但長期使用往往伴隨副作用與成癮依賴的風險。

因此,科學界轉向關注「菌腦腸軸(Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」的雙向溝通機制,證實腸道微生態能透過神經、內分泌等系統直接影響大腦,進而催生出具備神經保健功效的「精神益生菌(Psychobiotics)」。

台灣研發專利菌株 發酵乳桿菌 PS150 的卓越成效

在眾多精神益生菌中,由台灣科學研究團隊開發的發酵乳桿菌 PS150(Limosilactobacillus fermentum PS150)展現出突破性的助眠潛力。研究指出,口服 PS150 不僅能顯著縮短入睡潛伏期並延長總睡眠時間,其整體成效甚至優於市面上其他同類菌株與常見藥物。此外,實驗更進一步證實,PS150 能夠有效對抗並緩解由咖啡因所引起的睡眠障礙。

作用機制與高安全性的天然膳食補充品

針對其精確的助眠機制,研究推測PS150主要是透過調節下視丘中的「腺苷 A1受體」發揮作用。值得注意的是,PS150的成效具備明確的時間與劑量依賴性,且在發揮助眠作用的同時,完全不會干擾正常的日常自發活動能力。高安全性使其成為極具潛力的天然助眠補充品,為尋求替代傳統安眠藥物的現代人,提供了一個安全且無負擔的全新選擇。

以下整理PS150菌株的實驗設計與研究成果:

研究一:胞外多醣 (EPS) 的功能鑑定研究 (Huang et al., 2023)

  • 研究重點:透過eps1基因缺失菌株(GR1009)的對照實驗,確證了 胞外多醣 (EPS) 為 發酵乳桿菌PS150介導「菌腸腦軸」以優化睡眠結構的核心功能效應分子。
  • 研究設計:
    • 實驗對象:6 週齡雄性 C57BL/6J 小鼠。
    • 實驗組別:分別餵食磷酸鹽緩衝液 (PBS)、PS150 活菌、加熱殺菌的 PS150 (HK-PS150)、PS150 的表型變異株 GR1009(缺乏 eps1 基因群且胞外多醣產量低)、以及從 PS150 提取的粗胞外多醣 (C-EPS)。
    • 劑量與時程:菌株劑量為每日109 CFU,連續餵食 13 天;C-EPS 劑量為每日 0.4 mg。
    • 評估指標:進行戊巴比妥誘導睡眠實驗,測量睡眠潛伏期、睡眠時長及恢復時間。分析糞便微菌叢組成。
  • 實驗成果:
    • 睡眠參數:PS150 (175.50 ± 26.68 s) 與 HT-PS150 (183.20 ± 20.79 s) 顯著縮短了睡眠潛伏期,效果優於 GR1009 (236.10 ± 46.26 s)。
    • 恢復時間:PS150 (17.63 ± 6.95 s) 與 HK-PS150 (29.90 ± 24.79 s) 顯著減少了睡眠恢復時間,而 GR1009 (113.60 ± 54.56 s) 則無此效果。
    • C-EPS 效果:餵食 C-EPS 顯著降低了睡眠潛伏期與恢復時間,成功重現了 PS150 的助眠效果。
    • 菌株差異:PS150 的胞外多醣產量 (6.84 ± 0.55 mg/g biomass) 顯著高於 GR1009 (1.65 ± 0.11 mg/g biomass)。
    • 微菌叢:PS150 與 HT-PS150皆顯著增加了腸道中 Blautia、Dubosiella 與 Lachnospira 的豐度。

研究二:熱處理 PS150 (HT-PS150) 的人體臨床試驗 (Lee et al., 2025)

  • 研究重點:證實HT-PS150後生元能顯著調控夜間褪黑激素與日間食慾素(Orexin)的分泌水平,針對失眠症狀較重(ISI ≥ 8)的受試者,更具備改善睡眠效率及降低焦慮評分(GAD-7)的臨床顯著性。
  • 研究設計:
    • 實驗對象:84 名 20-60 歲、PSQI ≥ 5 且 ISI < 22的睡眠困擾成人。
    • 實驗組別:隨機雙盲分為安慰劑組 (n=40) 與HT-PS150組 (n=39)。
    • 劑量與時程:每日攝取一顆膠囊(HT-PS150 組含 5×109 CFU),連續 8 週。
    • 評估指標:主觀量表 (PSQI, ISI, GAD-7)、穿戴式設備監測、以及尿液、唾液與血液中的生化指標(褪黑激素、皮質醇、食慾素等)。
  • 實驗成果:
    • 全體分析:兩組的PSQI與ISI總分隨時間皆顯著下降,但組間無統計顯著差異。
    • 生化指標調節:HT-PS150 組有更高比例的受試者表現出夜間尿液褪黑激素上調 (84.6% vs 65.0%, p=0.045) 及白天血漿食慾素水平改善 (84.6% vs 65.0%, p=0.045)。
    • 嚴重程度亞組 (ISI ≥ 8):在失眠症狀較重的亞組中,HT-PS150 顯著改善了 PSQI 總分 (p=0.002),特別是在睡眠時長與睡眠效率方面優於安慰劑組 (p=0.046)。
    • 焦慮改善:ISI ≥ 8 的亞組在攝取 HT-PS150 後,GAD-7 焦慮評分顯著降低 (p < 0.001)。

研究三:PS150 對戊巴比妥誘導睡眠的菌株特異性研究 (Lin et al., 2019)

  • 研究重點:連續攝取 PS150 能顯著上調下視丘中腺苷 A1 受體(A1R)的 mRNA 表達,證實其具備透過調節中樞神經訊號傳導,進而優化睡眠品質的生物活性。
  • 研究設計:
    • 實驗對象:成年雄性 C57BL/6J 小鼠。
    • 實驗組別:分別餵食 PBS、PS150、PCC 菌株(商業益生菌)或 ATCC (標準菌株)。
    • 劑量與時程:測試不同劑量 (108 vs 109CFU) 及不同天數(第 1, 4, 7, 14 天)的影響。
    • 咖啡因實驗:小鼠腹腔注射咖啡因 (15 mg/kg) 以誘導睡眠干擾,並評估PS150是否能緩解此現象。
    • 評估指標:戊巴比妥誘導睡眠參數、下視丘基因表達分析。
  • 實驗成果:
    • 菌株特異性:僅 PS150 顯著減少睡眠潛伏期並增加睡眠時長,其他 L. fermentum 菌株無效。
    • 時效與量效:劑量需達 109 CFU 且連續餵食7天以上才展現顯著效果。
    • 緩解咖啡因:PS150顯著緩解了由咖啡因引起的睡眠時長縮短,效果優於對照藥物苯海拉明(DIPH)。
    • 基因表達:連續餵食28天後,小鼠下視丘中腺苷A1受體 (A1R) 的mRNA 表達顯著增加 (p < 0.05)。

研究四:PS150改善新環境壓力睡眠干擾 (Lin et al., 2021)

  • 研究重點:使用無線睡眠監測系統,評估PS150對小鼠因新環境(首夜效應)引起的自發性睡眠結構干擾之改善效果,並分析其對腸道微菌叢的重塑作用。
  • 研究設計:
    • 實驗對象:植入電極的雄性 C57BL/6J 小鼠。
    • 實驗組別:分為對照組(Veh)、藥物組(DIPH)與PS150組。
    • 實驗模型:透過更換籠子(Cage Change) 誘導「首夜效應」(First Night Effect, FNE) 的睡眠干擾。
    • 劑量與時程:PS150 每日劑量為 109 CFU,連續餵食 4 週。
    • 評估指標:無線多項睡眠電圖記錄(包含覺醒、NREM、REM 階段及Delta波功率)、微菌叢測序。
  • 實驗成果:
    • 睡眠結構:在FNE壓力下,PS150組顯著延長了光照期 (ZT 0–8) 的 NREM 睡眠長度並縮短睡眠潛伏期。
    • 藥物對比:與 DIPH 相比,PS150 不會引發REM 睡眠剝奪或導致睡眠碎片化(NREM 中斷)。
    • 睡眠質量:PS150 恢復了 FNE 期間第一小時損失的NREM-delta 功率(代表深層睡眠強度)。
    • REM 恢復:PS150 組的 REM 睡眠在第二小時即恢復正常,對照組則需三小時。
    • 菌群調節:PS150 顯著增加了腸道中Allobaculum、Bifidobacterium 與 Coriobacteriaceae UCG-002 的比例。
    • 神經調節:PS150 顯著提升了非壓力(僅尾部處理)小鼠下視丘 A1R 的 mRNA 表達。

以上實驗中,無論是動物實驗還是人體臨床試驗,都觀察到 PS150 能顯著縮短入睡潛伏期(Sleep Latency),也強調了 PS150 的助眠效果具有時間依賴性,通常需要連續攝取 28 天才能達到最佳效益。

這種累積效應代表 PS150 並非像傳統藥物般強行阻斷訊號,而是誘導生理上的適應性改變。而提升大腦下視丘內腺苷A1 受體表達量,與對晝夜節律重要激素的調節,是 PS150 從根本改善睡眠結構的核心機制。

以下整理PS150作用機制與相較於藥物的不同之處:

Q1. PS150 如何增加腺苷 A1 受體的表達?

PS150菌株增加腺苷A1受體(A1R)表達的機制是一個長期且透過微生物-腸-腦軸 (MGBA) 運作的複雜過程。具體機制可歸納如下:

1. 核心有效分子:胞外多醣 (EPS)

研究指出,PS150 基因組中的eps1基因群 所合成的胞外多醣 (EPS) 是誘發助眠效果的關鍵成分。

  • 熱穩定效應:這種 EPS 具有熱穩定性,因此即使是加熱處理後的 PS150 (HT-PS150) 仍能保留生物活性。
  • 作用路徑:EPS 可能作為益生元促進特定腸道益生菌生長,或作為抗原調節腸道黏膜免疫系統,進而透過神經或體液傳導路徑影響大腦。

2. 腸道微菌叢的重塑與代謝物

PS150 的攝取會顯著改變腸道菌群的組成,這種微菌叢重塑被認為是調節大腦基因表達的前提。

  • 特定菌屬增加:PS150 會顯著提升如 Blautia、Allobaculum、Bifidobacterium 及 Coriobacteriaceae UCG-002 等菌屬的比例。
  • 代謝物訊號:這些菌群的改變會影響腸道內的代謝物池(如丁酸、次級膽汁酸或谷胺酸)。例如,丁酸具有抗發炎作用並能影響腦源性神經營養因子 (BDNF) 的表達,進而改善大腦功能。

3. 下視丘基因表達的調節

PS150 增加 A1R 的作用具有高度的區域特異性與時間依賴性:

  • 特定區域:增加作用發生在下視丘 (Hypothalamus),而非基底前腦 (Basal forebrain)。
  • 時間需求:在小鼠實驗中,口服PS150需要連續給予28天後,才能觀察到下視丘A1R的mRNA表達量顯著上升。
  • 生理意義:下視丘中的腺苷透過與A1R結合,可以抑制促醒神經元(如食慾素 orexinergic 和組織胺histaminergic神經元)的活性,從而促進睡眠並縮短入睡時間。

4. 菌株與環境因素

  • 菌株特異性:並非所有乳酸菌都有此功能。實驗顯示,僅PS150具備此效果,其他同種的 L. fermentum 菌株(如 PCC 或標準菌株 ATCC 14931T)並無法增加A1R表達。
  • 壓力干擾:雖然PS150在正常或慢性壓力狀態下能增加 A1R 表達,但在面對急性壓力(如更換籠子)時,這種增加的趨勢可能會暫時消失。

總體而言,PS150 透過其特定的 EPS誘導腸道微菌叢重塑,在經過長期(約 4 週)下視丘中 A1R 的表達,強化了內源性腺苷抑制興奮、促進睡眠的能力。

Q2. PS150 如何調節皮質醇與褪黑激素的分泌?

PS150菌株(包括其後生元形式 HT-PS150)主要透過微生物-腸-腦軸 (MGBA) 來調節與睡眠緊密相關的內分泌指標,具體調節機制如下:

1. 增強褪黑激素 (Melatonin) 的分泌

褪黑激素是調節晝夜節律與啟動睡眠的核心激素。PS150 透過以下方式提升其水平:

  • 強化內源性分泌:臨床研究顯示,攝取 HT-PS150 後,有顯著高比例(84.6%)的受試者表現出夜間尿液褪黑激素的上調,相較於安慰劑組(65.0%)有顯著差異。尿液褪黑激素反映了大腦松果體整晚累積的合成輸出量。
  • 調節睡眠信號:除了尿液指標,HT-PS150 組在夜間唾液褪黑激素上也展現出上調趨勢(53.8% vs. 35.0%)。這表示 PS150 能增強大腦在生物鐘進入夜晚時發出的「睡眠指令」。
  • 生化路徑:腸道微生物被認為能透過調節「色胺酸–血清素–褪黑激素」的合成路徑來影響宿主的激素水平。

2. 抑制皮質醇 (Cortisol) 與 HPA 軸活性

皮質醇是壓力荷爾蒙,過高的皮質醇會導致過度覺醒 (Hyperarousal) 狀態,進而干擾睡眠。

  • 降低夜間壓力指標:臨床試驗發現,HT-PS150 能使較大比例(69.2%)的受試者夜間唾液皮質醇降低。這表示該菌株能協助身體在夜間關閉壓力反應,減輕興奮感。
  • 調節壓力反應系統:PS150 被證實能有效衰減下視丘-垂體-腎上腺軸 (HPA axis) 的活性。在動物實驗中,PS150 顯著降低了小鼠在非急性壓力狀態下的血清皮質酮 (Corticosterone)(皮質醇的動物對等物)水平。
  • 機制與成分:即使是加熱殺菌後的 PS150,仍保留了如脂磷壁酸 (LTA) 和肽聚醣等結構成分,這些成分能與宿主的模式辨識受體結合,進而平衡免疫信號並降低晚間的 HPA軸驅動。

3. 協同調節與生理意義

PS150 透過「一升一降」的機制來重塑睡眠環境:

  • 生理時鐘校準:透過加強夜間褪黑激素信號並同時降低皮質醇,幫助人體維持一個更強大的晝夜節律強度。
  • 穩定覺醒:這種調節還伴隨著白天食慾素 (Orexin) 水平的穩定(HT-PS150 組有84.6%的受試者獲得改善),顯示 PS150 除了改善夜晚睡眠,還能幫助維持白天的覺醒平衡。

Q3. 相較於抗組織胺藥物,PS150 改善睡眠結構的主要優勢為何?

與抗組織胺藥物(如苯海拉明,Diphenhydramine, DIPH)相比,PS150 改善睡眠結構的主要優勢在於其能在不干擾正常睡眠階段轉移的情況下提升睡眠品質,且不具備化學藥物的副作用。具體優勢如下:

1. 保護並促進 REM 睡眠的恢復

  • 抗組織胺的缺點:研究顯示 DIPH 會顯著抑制 REM 睡眠(快速動眼期),導致 REM 睡眠剝奪。在壓力環境下,攝取 DIPH 的組別需要更長的時間(約4小時)才能讓 REM睡眠恢復到正常水平。
  • PS150 的優勢:PS150 不會減少 REM 睡眠,且能讓受壓力影響的 REM 睡眠更迅速的在第2小時就恢復正常水平。

2. 維持 NREM 睡眠的完整性與深度

  • 抗組織胺的缺點:DIPH 雖然能增加總睡眠時長,但會導致 NREM 睡眠碎片化(增加睡眠中斷次數),降低睡眠穩定性。
  • PS150 的優勢:PS150 不僅不會造成睡眠中斷,還能修復因壓力而損失的 NREM-delta 波功率。由於Delta波是深層睡眠質量的指標,這代表 PS150 能有效提升睡眠的深度與恢復力。

3. 顯著縮短入睡潛伏期(Sleep Latency)

  • 在多項動物實驗(包括戊巴比妥誘導睡眠模型與首夜效應模型)中,PS150展現出顯著縮短入睡時間的效果。
  • 相比之下,DIPH在某些實驗中僅能延長睡眠總時長,但在縮短入睡潛伏期方面的表現往往不如 PS150。

4. 理想的覺醒過程與無殘餘副作用

  • 抗組織胺的缺點:長期使用抗組織胺易產生耐受性,且常伴隨頭痛、頭暈、認知障礙及白天的嗜睡感。
  • PS150 的優勢:PS150 能縮短睡眠恢復時間(Recovery time),即減少從甦醒到恢復自發性行動所需的時間,且不會影響醒後的運動協調能力,。作為獲得歐盟安全資格(QPS)認證的益生菌,其安全性遠高於非處方助眠藥物。

5. 調節機制更符合生理自然

  • 抗組織胺是透過強行阻斷組織胺路徑來誘導睡眠。
  • PS150 則是透過微生物-腸-腦軸 (MGBA),調節下視丘的腺苷A1受體表達,並協調褪黑激素與皮質醇的分泌,從根本上強化身體自然的睡眠-覺醒調節系統。

研究總結:PS150 雙向調節路徑—重塑睡眠與代謝的關鍵

PS150 透過其特有的胞外多醣(EPS)精準調節下視丘腺苷受體,有效下調 HPA 軸(壓力系統)的敏感度,並與腸道菌群代謝物(如丁酸、次級膽汁酸)協同作用,從源頭強化夜間褪黑激素訊號。臨床實證顯示,PS150 能顯著修復「腸腦軸」訊號傳導,抑制干擾睡眠的皮質醇,針對中重度失眠人群展現出卓越的主客觀改善效益。

壓力型肥胖怎麼減?皮質醇(壓力賀爾蒙)失調與腸道菌相失衡對代謝的影響

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減不掉的肥胖,可能不只是因為「吃太多」!現代醫學發現,「壓力型肥胖」本質上是一種複雜的神經內分泌失調。 當我們長期處於高壓下, HPA 軸(壓力調節中樞)會陷入異常活化,誘發壓力賀爾蒙——皮質醇分泌紊亂。這不僅會干擾代謝,更會強制身體切換到「脂肪儲存模式」,讓能量分配失衡。

為什麼壓力大特別容易「胖肚子」?壓力型肥胖的棘手之處在於:即便你少吃多動,高濃度的皮質醇也會強行將脂肪鎖在腹部。更糟的是,壓力會透過「腸腦軸線」摧毀腸道菌相平衡,引發身體慢性發炎,進而產生胰島素阻抗。這種從神經到腸道的連鎖反應,正是讓你陷入「怎麼減都瘦不下來」的代謝困局。

為什麼壓力會改變你的身型?本文將從「細胞機制」與「腸道微生態」雙向切入:

  • 內分泌軸: 解析皮質醇如何驅動脂肪向腹部囤積。
  • 神經訊號: 剖析短鏈脂肪酸與大腦下視丘的交互作用。
  • 解決方案: 探討特定益生菌株在代謝管理上的實證價值與應用。

一、皮質醇的脂肪重組:從「能量解藥」變成「腰圍毒藥」

皮質醇是人體應對危機的核心賀爾蒙,對脂肪代謝具備獨特的「雙向調節」作用:在急性壓力下,它能分解脂肪以提供即時能量;然而,當壓力轉為慢性,皮質醇則會反過來驅動脂肪合成,並將能量優先挪移至內臟。

這種脂肪重組的關鍵,在於不同部位脂肪細胞上的「糖皮質激素受體」(GR)密度差異。科學證實,內臟脂肪與大網膜組織的 GR 密度遠高於四肢皮下脂肪。當過量皮質醇與這些受體高度結合,會誘導前脂肪細胞加速分化成熟,將游離脂肪酸轉化為三酸甘油酯並「封存」於內臟。這解釋了為何壓力型肥胖常呈現「四肢纖細、腹部隆起」的特徵。

下表整理皮質醇對不同脂肪組織的生化影響對比:

影響維度內臟脂肪組織皮下脂肪組織
皮質醇受體分佈密度高相對較低
對於皮質醇的主要生化反應活化脂蛋白脂酶,增加脂肪儲存啟動脂肪分解作用釋放能量
11β-HSD1酵素活性11β-HSD1活性強,放大皮質醇訊號11β-HSD1活性低,皮質醇訊號不顯著
臨床組織表現內臟脂肪體積擴增與局部發炎組織可能萎縮,引發四肢比例失衡

11β-HSD -羥基類固醇脫氫酶 1 型(11β-HSD1) 是一種存在於肝臟與脂肪組織中的關鍵酵素,其主要功能是將無活性的「可體松」轉換為具備高活性的「皮質醇」。在慢性壓力的誘發下,腹部脂肪組織處於「局部高皮質醇濃度」的極端環境中,11β-HSD1 活化程度提高,導致深層內臟脂肪更難消除。

二、當壓力擊穿腸道防火牆:皮質醇如何誘發腸漏與全身發炎

壓力對代謝的衝擊不僅限於 HPA 軸,更會透過「腸腦軸」誘發深層的病理變革。腸道作為人體最大的免疫與神經匯集地,其腸道微生態(Gut Microbiota)的穩態,直接決定了個體對代謝失調的「易感性」。

當皮質醇濃度長期偏高,伴隨交感神經持續亢奮,將會改變腸道蠕動、抑制黏膜修復,進而引發「腸道通透性」(Intestinal Permeability)增加,即常見的腸漏症。一旦腸壁屏障鬆脫,內毒素——脂多醣(LPS)便會滲入血液循環,開啟全身性的發炎連鎖反應。

脂多醣(LPS)導致胰島素阻抗的機制

  • 腸漏症與血液內毒素:高脂飲食和壓力導致腸漏,使腸道中的革蘭氏陰性菌釋放LPS,滲透進血液循環。
  • 慢性低度發炎:LPS進入血液後,會活化免疫細胞產生發炎因子,直接干擾胰島素訊號傳導。
  • 肝臟脂肪堆積:LPS會促進脂肪在肝臟堆積(脂肪肝),導致肝細胞對胰島素產生抵抗,胰臟被迫分泌更多胰島素以穩定血糖,這種代償性的高胰島素血症會進一步干擾脂肪細胞的正常分解機制。

三、短鏈脂肪酸(SCFAs):腸道裡的代謝指揮官

腸道微生態調控代謝的核心,在於菌群分解膳食纖維後產生的「短鏈脂肪酸」(SCFAs),主要包括乙酸、丙酸與丁酸。

這些短鏈脂肪酸不僅維持腸道細胞的健康,其中丁酸更是腸道細胞的能量來源,連結腸道與中樞神經系統的關鍵化學傳導物質。研究顯示,SCFAs 能跨越屏障與大腦下視丘進行「精準通訊」,調節食慾訊號並緩解壓力反應,從源頭重塑人體的代謝節律。

三種機制,讓短鏈脂肪酸成為你的「代謝指揮官」

  • 促進內源性 GLP-1 分泌:短鏈脂肪酸就像天然的開關,能觸動腸道產生 GLP-1(類升糖素胜肽-1)。這種「飽足感賀爾蒙」能讓你吃得少卻飽得久,不再受飢餓感煎熬。
  • 大腦的慾望斷路器:其中的乙酸能直接進入大腦,活化抑制食慾的神經。當大腦接收到信號後,會自動對珍奶、炸雞等高熱量食物產生「防禦力」,阻斷異常的食物渴望。
  • 壓力肥的源頭控制:丁酸則是最佳的「神經安撫劑」。它能穩定你的壓力中樞(HPA 軸),讓身體在面對壓力時不再分泌過量的皮質醇(壓力荷爾蒙),徹底解決「心情不好就想大吃」的情緒性暴食。

四、代謝菌株的生理調節:植物乳桿菌 K21

研究發表於國際期刊《Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine》中的代謝機能菌株:植物乳桿菌 K21(Lactobacillus plantarum K21),對於抗發炎與抗肥胖具顯著效果。研究結果顯示,補充 K21 能顯著減少體重增幅與脂肪堆積,並有效降低血脂、血壓以及改善肝臟損傷與脂肪肝現象。此外,還能調節腸道菌群生態並強化腸道屏障,防止有害物質滲入血液。

K21菌株對於腸道菌相與屏障功能的影響

1. 強化腸道屏障功能(改善腸道通透性)

  • 減少滲漏:能顯著降低血清中的 FITC-葡聚糖濃度,顯示 K21 有效強化了腸道屏障功能並減輕了腸道通透性。
  • 維持穩定性:透過增強上皮屏障功能來調節宿主代謝,K21 的介入有助於緩解因肥胖引起的腸道通透性異常。

2. 調節腸道菌相組成

K21 菌株能透過增加有益菌並抑制有害菌,優化盲腸內的微生物比例:

  • 增加有益菌:
    • 乳桿菌屬 (Lactobacillus spp.):高脂飲食會導致盲腸內乳桿菌數量減少,而補充 K21 可以恢復乳桿菌的數量。
    • 雙歧桿菌屬 (Bifidobacterium spp.):盲腸內的雙歧桿菌數量顯著增加,這個菌屬通常被認為與減少體重增加和減少體脂累積有關。
  • 抑制潛在致病菌:
    • 產氣莢膜梭菌 (Clostridium perfringens):高脂飲食會顯著增加腸道中這種潛在致病菌的數量,而補充 K21 則能顯著降低其增長。

K21菌株預防肥胖並調節宿主代謝

1. 抑制脂肪生成與體重增加

  • 抑制體脂堆積:在 3T3-L1 前驅脂肪細胞實驗中,研究顯示K21能有效抑制細胞內脂質的累積。在動物實驗中,補充 K21 的肥胖小鼠,其附睪脂肪量顯著減少,且體重增加的速度也較慢。
  • 降低食物利用率 (FER):研究發現 K21 雖然不影響總進食量,但能降低食物利用率,這代表每攝取一公克食物所產生的體重增加量減少了。

2. 調節脂質代謝與激素平衡

  • 膽鹽水解與降低膽固醇:K21 具有膽鹽水解酶 (BSH) 活性,能水解結合型膽鹽並具有降低膽固醇的能力(體外實驗顯示可減少約 65% 的膽固醇、體內實驗反映在血漿總膽固醇與甘油三酯水平的顯著降低。)
  • 調節瘦素 (Leptin):K21 能顯著降低血漿中瘦素的水平。瘦素通常與體脂肪含量呈正相關,其水平下降顯示K21有助於改善肥胖引起的代謝異常。

3. 下調肝臟 PPAR-γ 基因表現

  • 調節肝臟代謝:PPAR-γ 是調節脂質平衡的重要因子,通常在脂肪肝中表現會升高。K21 介入後能顯著下調肝臟中 PPAR-γ mRNA 的表現量,使其趨於正常化,進而緩解肝臟脂肪變性。
  • 減輕肝損傷:K21 能減少肝臟中的膽固醇與甘油三酯堆積,並降低血漿中的肝損傷指標(如 AST 和 ALT)。

五、實證醫學:壓力型肥胖整合管理路徑

基於神經內分泌與腸道微生態的科學實證,應對壓力型肥胖不能僅依賴極端的熱量赤字或高強度體能訓練。事實上,在皮質醇異常升高的狀態下進行劇烈運動,反而可能被身體視為另一種嚴重的物理壓力,導致皮質醇更進一步飆升,惡化內臟脂肪的堆積。

目前的臨床代謝管理指出,傾向採取「神經內分泌—腸腦軸」雙向同步修復的整合性路徑。以下列出具體步驟:

  • 步驟1:皮質醇覺醒反應 (CAR) 與晝夜節律修復

重建大腦對時間與壓力的正確感知。每日早晨起床後接受 20 分鐘陽光,幫助重置交叉上核(SCN)的生理時鐘,確保皮質醇在早晨達到健康的峰值後,夜晚能正常下降。

進行低強度恆態運動(如快走、輕鬆騎行),維持心率在最大心率的 60-70% 區間,能最大化粒線體的脂肪氧化效率,同時不會對 HPA 軸造成過度負擔。

  • 步驟2:腸道微生態重建與菌相改善

修復因壓力受損的腸道屏障是阻斷發炎的關鍵。除了規律補充具備臨床實證的代謝益生菌株外,必須同步為這些益生菌提供充足的發酵基質。建議每日攝取足量的水溶性膳食纖維(益生元,如菊糖、果寡糖或抗性澱粉),以確保菌株能順利在腸道內生長,並持續產出具有神經調節功能的短鏈脂肪酸。

  • 步驟3:抗發炎飲食模式

轉向低升糖指數(Low GI)與高抗炎的飲食模式(如地中海型飲食結構)。由於高濃度的皮質醇會加速體內微量元素的流失,應特別注意鎂離子與 Omega-3 脂肪酸的補充。臨床實證顯示,Omega-3 脂肪酸降低三酸甘油酯並減少壞膽固醇。不攝取精緻醣類,避免血糖波動進一步刺激腎上腺分泌。

  • 步驟4:壓力調整與迷走神經活化

藉由正念冥想、腹式呼吸(Diaphragmatic Breathing)等放鬆方式,能直接提升迷走神經(Vagus Nerve)張力與副交感神經的活性。不僅能減緩心率,更能透過腸腦軸線下達「抗發炎」的神經指令。從源頭降低 HPA 軸的敏感度,打破「壓力—脂肪堆積」的惡性循環。

打破代謝僵局,從重塑「腸腦軸」開始

壓力型肥胖的改善,其實是我們與身體重新對話、長期修復的過程。透過管理皮質醇與優化腸道環境,我們不再只是與體重對抗,而是從根本改善發炎與代謝僵局。只要採取循序漸進的科學方案,體態的改變將不再是遙不可及的目標,而是找回健康節奏後,身體給予最自然的回報。

FAQ

1. 壓力肥與一般肥胖差在哪?為什麼少吃多動還是瘦不了?

一般肥胖通常是熱量失衡,但壓力型肥胖則是「內分泌失控」。這時身體的皮質醇(壓力荷爾蒙)會改變脂肪的囤積邏輯。
由於腹部內臟脂肪擁有更多的「接收器」,皮質醇會像導航一樣,精準地將脂肪從四肢導向腹部鎖死。當身體處於「抗壓生存模式」時,它會優先保護內臟能量,而非燃燒脂肪。這就是為什麼你瘋狂重訓或節食,肚子卻依然紋絲不動的原因。

2. 情緒壓力為什麼會影響腸胃,甚至引發「胰島素阻抗」讓人更容易變胖?

當人體長期處於高壓,持續分泌的皮質醇會抑制腸道黏膜的修復,引發「腸道通透性增加」(即腸漏症)。
一旦屏障失守,細菌毒素-脂多醣 (LPS) 便會滲入血液,誘發「代謝性內毒素血症」,引發全身性慢性低度發炎。這種發炎狀態會直接干擾細胞的胰島素訊號傳導,不僅讓血糖難以利用、轉化為脂肪堆積,更會導致肝臟脂肪化,構築成難以打破的代謝惡性循環。

3.「短鏈脂肪酸(SCFAs)」是什麼?它如何幫助控制食慾?

短鏈脂肪酸是腸道益生菌發酵膳食纖維後產生的代謝物。它能作為腸道與大腦之間的化學傳導物質,透過以下方式精準調節食慾:
釋放飽足訊號:刺激腸道分泌 GLP-1 等腸泌素,減緩胃排空。
抑制食慾神經:部分短鏈脂肪酸能穿越血腦屏障,直接活化大腦中抑制食慾的神經元,阻斷對高糖高油食物的渴望。
穩定神經情緒:丁酸等成分能透過迷走神經降低下視丘的壓力敏感度,有效減少「情緒性暴食」。

4. 植物乳桿菌 K21對改善代謝有哪些具體作用?

據實證醫學研究,長期補充植物乳桿菌 K21 能從根本調節人體代謝,其主要作用包含:
修復腸道屏障:減少腸道通透性,阻止有害物質滲漏至血液中。
優化微生態:增加盲腸內的乳桿菌與雙歧桿菌,並抑制潛在致病菌的生長。
抑制脂肪囤積:能有效抑制細胞內脂質累積,並降低食物利用率(FER),代表每攝取相同熱量,造成更少的體重增加。
保護肝臟代謝:下調肝臟中與脂肪肝相關的 PPAR-γ基因表現,減少肝臟脂肪變性與膽固醇堆積。

5. 面對壓力型肥胖,進行高強度、高壓力的運動效果更好嗎?

不建議。在皮質醇已異常升高的狀態下,高強度劇烈運動會被身體視為新的「物理性壓力」,進而誘發皮質醇進一步飆升,反而加速內臟脂肪囤積。針對壓力型肥胖,建議採取「低強度恆態運動」(如快走、輕鬆單車,心率維持在最大心率的 60-70%)。此外,建議搭配早晨日曬 20 分鐘,利用光線重置生理時鐘以調節 HPA 軸。這種策略能在不增加身體負擔的前提下,優化代謝並打破脂肪囤積的僵局。

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植物乳桿菌 PS128 促進小鼠腸道蠕動、黏膜屏障之影響:調節血清素訊號傳導之機制探討

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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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

植物乳桿菌 PS128 與一般益生菌對自閉症兒少症狀改善之比較:真實世界臨床實證研究

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期刊資訊:《Nutrients》2021, Vol. 13, Issue. 6, 2036.

研究團隊:Mensi MM, Rogantini C, Marchesi M, Borgatti R, Chiappedi M.

論文題目:Lactobacillus plantarum PS128 and Other Probiotics in Children and Adolescents with Autism Spectrum Disorder: A Real-World Experience

本研究針對 131 名自閉症譜系障礙(ASD)兒童及青少年進行追蹤,證實精神益生菌(Psychobiotics)能顯著提升患者的社交注意力與溝通技巧,且副作用極輕微,其中專利菌株 PS128 在臨床表現上展現出優於其他益生菌的症狀緩解能力;數據更進一步揭示,受益於早期大腦的高度可塑性,年齡較小的兒童進步最為明顯,這項實務發現不僅支持 PS128 作為改善自閉症功能的關鍵輔助策略,更為早期干預提供了堅實的科學依據。

PS128 對自閉症狀有哪些具體改善?

植物乳桿菌 PS128 對自閉症(ASD)患者的症狀有以下具體的改善表現:

  • 共同注意力的提升:共有 54 位受試者報告了共享注意力(shared attention)水平的增加。
  • 刻板動作的減少:有 43 位受試者的刻板運動(stereotyped movements)有所減少。
  • 溝通技巧的進步:有 32 位受試者在溝通技能(communication skills)的功能性習得方面有所增加。
  • 個人自理能力的增強:有 23 位受試者在個人自主性(personal autonomies)方面獲得提升。

從整體臨床評估來看,PS128 組(LP group)展現出比其他益生菌組(OP group)更顯著的成效:

  • 高比例的臨床改善:PS128 組中有 86.7% 的患者(91人)達到了臨床上顯著的改善(CGI-I 分數 3),其中 29.5% 的患者(31人)被評為「非常明顯改善」或「明顯改善」(CGI-I 分數為 1 或 2)。
  • 病情嚴重度降低:在經過六個月的介入後,PS128 組患者在疾病嚴重程度(CGI-Severity)上的下降幅度顯著優於其他益生菌組。
  • 副作用發生率低:相較於其他益生菌,PS128 的副作用較少且輕微,僅有 1.9% 出現煩躁感增加,1% 出現短暫腹瀉。

此外,研究結果也指出,年齡較小的兒童在使用益生菌後,症狀改善的效果更為顯著。

「精神益生菌」PS128如何影響大腦功能?

腸道菌群主要透過經由「菌腸腦軸」(microbiota-gut-brain-axis)來影響大腦功能,其作用機制主要包含以下幾個面向:

  • 調節神經傳導物質水平:
    • 增加單胺類物質:前臨床研究顯示,食用植物乳桿菌 PS128 可以增加大腦前額葉皮質(prefrontal cortex)和海馬迴(hippocampus)中的多巴胺(dopamine)與血清素(serotonin)水平。
    • 調節去甲腎上腺素:PS128 也能提升前額葉皮質和紋狀體(striatum)中的去甲腎上腺素(norepinephrine)水平。
    • 研究認為,臨床上觀察到的自閉症症狀改善(如注意力提升、過動減少),很可能就是源於這些腦內單胺類物質(monoamines)水平的改變。
  • 重建腸道菌群平衡:
    • 精神益生菌透過重建健康的腸道微生物平衡來改變大腦功能。
    • 在針對妥瑞氏症(Gilles de la Tourette Syndrome)的小鼠研究中也發現,PS128 帶來的正面效果與其誘導的腸道菌群改變直接相關。
  • 利用大腦塑性(Brain Plasticity):
    • 益生菌的影響力在年幼兒童身上更為顯著,這可能是因為幼兒時期具有較高的大腦塑性,使得心理益生菌效應能產生更強大的影響。

具體的臨床影響:

這種對大腦功能的影響在自閉症患者身上轉化為具體的行為進步,包括:

  1. 提升共享注意力(共有 54 位受試者改善)。
  2. 改善溝通技巧與功能性習得(共有 32 位受試者改善)。
  3. 增強個人自主性(共有 23 位受試者改善)。
  4. 減少刻板動作(共有 43 位受試者改善)。

總結來說,精神益生菌並非直接作用於大腦,而是透過調整腸道環境,進而引發腦內關鍵化學物質(如多巴胺、血清素)的濃度變化,最終達到改善行為與認知功能的目標。

除了 PS128,研究中提到的其他益生菌效果如何?

除了植物乳桿菌 PS128 之外,研究中也觀察了食用「其他益生菌」的對照組(OP group,共26人),其效果與 PS128 組(LP group)相比有顯著差異:

  • 改善比例較低:在服用其他益生菌的組別中,僅有 38.5%(10 人) 達到了臨床上顯著的改善(CGI-I 分數 3),遠低於 PS128 組的 86.7%。其中,被評為「明顯改善」(CGI-I 分數為1或2)的比例僅為 7.7%(2 人),而 PS128 組則有 29.5%。
  • 疾病嚴重度改善有限:在經過六個月的介入後(T1),其他益生菌組與 PS128 組之間的疾病嚴重程度(CGI-Severity)差距反而擴大(p<0.001)。這反映出其他益生菌在減輕自閉症核心症狀上的成效不如 PS128。
  • 副作用發生率較高:其他益生菌組出現副作用的比例在統計上顯著高於 PS128 組(p=0.059)。其他益生菌組有 7.7% 的患者出現腹瀉,3.8% 出現煩躁感增加。
  • 與腸道症狀的關聯:雖然其他益生菌組在基期(T0)時擁有較高比例的腸道問題(61.5%,相較於 PS128 組的 34.3%),但研究分析顯示,無論是 PS128 或其他益生菌,其改善症狀的效果與患者是否患有腸道症狀無關。

總體而言,雖然一般益生菌對某些自閉症患者仍有幫助,但在這項研究中,其他益生菌的臨床改善效果明顯不如PS128,且伴隨較高比例的輕微副作用。

臨床數據綜覽

1. 臨床有效性評估:菌株特異性之關鍵

研究納入131名受試者(平均年齡約7歲),基線評估顯示 86.3% 患者處於「重度」狀態(CGI-S≧5)。

  • 介入對比:將 PS128 組(LP 組)與使用其他市售益生菌組(OP 組)進行橫向對比。
  • 臨床全球印象改善量表 (CGI-I) 數據:
    • 總體改善率 (CGI-I ≤ 3):LP 組達86.7%,顯著優於OP組的 38.5%。
    • 顯著臨床獲益 (CGI-I=1或2):LP組比例為 29.5%,而OP組僅為7.7%。
  • 益生菌之療效具有高度的菌株特異性(Strain Specificity),PS128 在神經功能調節上展現出明確的臨床優勢。
  • 疾病嚴重度改善有限:在經過六個月的介入後(T1),其他益生菌組與 PS128 組之間的疾病嚴重程度(CGI-Severity)差距反而擴大(p<0.001)。這反映出其他益生菌在減輕自閉症核心症狀上的成效不如 PS128。
  • 副作用發生率較高:其他益生菌組出現副作用的比例在統計上顯著高於 PS128 組(p=0.059)。其他益生菌組有 7.7% 的患者出現腹瀉,3.8% 出現煩躁感增加。
  • 與腸道症狀的關聯:雖然其他益生菌組在基期(T0)時擁有較高比例的腸道問題(61.5%,相較於 PS128 組的 34.3%),但研究分析顯示,無論是 PS128 或其他益生菌,其改善症狀的效果與患者是否患有腸道症狀無關。

總體而言,雖然一般益生菌對某些自閉症患者仍有幫助,但在這項研究中,其他益生菌的臨床改善效果明顯不如PS128,且伴隨較高比例的輕微副作用。

臨床數據綜覽

1. 臨床有效性評估:菌株特異性之關鍵

研究納入131名受試者(平均年齡約7歲),基線評估顯示 86.3% 患者處於「重度」狀態(CGI-S≧5)。

  • 介入對比:將 PS128 組(LP 組)與使用其他市售益生菌組(OP 組)進行橫向對比。
  • 臨床全球印象改善量表 (CGI-I) 數據:
    • 總體改善率 (CGI-I ≤ 3):LP 組達86.7%,顯著優於OP組的 38.5%。
    • 顯著臨床獲益 (CGI-I=1或2):LP組比例為 29.5%,而OP組僅為7.7%。
  • 益生菌之療效具有高度的菌株特異性(Strain Specificity),PS128 在神經功能調節上展現出明確的臨床優勢。

圖一、PS128 對於自閉症的症狀改善程度,顯著優於他排市售益生菌

2. 神經調節機制:超越胃腸道症狀的效益

傳統觀點認為益生菌僅用於緩解消化系統問題,但本研究揭示了精神益生菌的獨特機轉:

  • 症狀脫鈎:數據顯示OP組的胃腸道流行率(61.5%)雖高於LP組(34.3%),其行為改善效果卻顯著落後。
  • 中樞神經調節:PS128可能透過調節前額葉皮質(Prefrontal Cortex)與海馬體(Hippocampus)的神經遞質(如多巴胺、血清素)水平發揮作用。
  • 臨床意義:證實PS128的介入效益不依賴於胃腸道功能的改善,對於無消化症狀的ASD族群同樣具備臨床應用潛力。

3. 發育生物學窗口:年齡與神經可塑性的相關性

研究發現臨床療效與受試者年齡呈現顯著負相關(Spearman’s Rho=0.283, p=0.001):

  • 關鍵介入期:10歲以下患者的症狀改善最為顯著。
  • 神經可塑性(Neuroplasticity):在10歲前的發育窗口期,神經系統對外源性神經遞質調節的敏感度較高,較易誘導功能性結構優化。
  • 臨床建議:早期介入是優化ASD患者預後的關鍵因素。

4. 多維度臨床表現與安全性

長期(六個月)觀察顯示,PS128在多個神經行為維度上有顯著提升:

  • 社交與認知:顯著提升共同注意力(Shared Attention),改善眼神接觸與社交啟動。
  • 行為抑制:有效減少刻板行為(Stereotyped movements),增加行為靈活性。
  • 自主能力:增強受試者的表達意願與日常生活功能。
  • 安全性評估:耐受性極高,副作用發生率僅約4.5%,且多為輕微且暫時性之反應,臨床管理難度低。

科學意義與未來展望

研究發現植物乳桿菌PS128在為期六個月的臨床介入中,顯著提升了自閉症患者的共享注意力、溝通技巧及個人自理能力,並有效減少刻板動作。相較於其他益生菌,PS128組有高達86.7%的患者達到臨床改善,且副作用發生率極低。此效益與患者是否患有腸道問題無關,科學上認為是該菌株透過腸腦軸調節了腦內多巴胺與血清素等關鍵神經傳導物質。

研究進一步指出,由於10歲以下幼童具備較高的大腦塑性,其改善效果比青少年更為顯著。這項實證研究為自閉症早期介入精神益生菌提供了安全且具備科學依據的新選擇,未來若能透過更大規模的試驗進一步確認其機制,將有望成為臨床常規治療的重要輔助工具。