腸道菌群直接合成血清素前驅物 揭示腸腦軸生化調控新徑

生理學研究證實人體高達約九成的血清素（Serotonin）在消化道中生成，此一龐大產量極度依賴飲食攝取狀況，凸顯腸道微生物在全身性生理調節中的核心地位。此發現將腸腦軸（Gut-Brain Axis）的理解提升至新層次，確立了腸道微生物是關鍵的生化調節因子。

原始數據指出，特定存在於人體腸道菌群中的細菌菌株，特別是乳桿菌屬（*Lactobacillus*）和雙歧桿菌屬（*Bifidobacterium*）的成員，具備直接合成血清素的必要酶系統。此微生物的生化途徑涉及將5-羥色胺前驅物（5-hydroxytryptophan, 5-HTP）進行脫羧反應，轉化為血清素。哥德堡大學醫學研究所的研究進一步鑑定出，由黏膜粘液乳桿菌（*Limosilactobacillus mucosae*）和瘤胃聯合乳桿菌（*Ligilactobacillus ruminis*）組成的特定菌群，能夠直接將5-HTP脫羧生成生物活性血清素，並促進結腸神經支配和調節腸道運動功能。此外，腸道菌群還能間接影響宿主血清素，例如透過短鏈脂肪酸（SCFAs）等代謝物刺激腸嗜鉻細胞（enterochromaffin cells）上的Tph1表達，顯示微生物群落對宿主生理的廣泛調控能力。

支持此微生物合成機制的關鍵基質是膳食纖維，它源自全穀物、燕麥和多種發酵產品，為這些有益的細菌群落提供養分，確保結腸內血清素合成的效率與穩定性。另一方面，中樞神經系統（CNS）所需的血清素合成，則必須依賴必需胺基酸色胺酸（Tryptophan）成功穿過血腦屏障（BBB）。色胺酸存在於南瓜籽和豆腐等植物性來源中，它必須與血液中其他的大型中性胺基酸（LNAAs）競爭進入大腦的轉運通道。

為了優化色胺酸的BBB通透性，臨床上採用策略性飲食調整，即攝取複合碳水化合物，例如藜麥。此類碳水化合物的攝取會刺激胰腺釋放胰島素，而胰島素的激增會優先將競爭性的LNAAs引導至周邊肌肉組織，從而降低在BBB轉運體上的競爭壓力。研究數據顯示，相較於高蛋白餐，富含碳水化合物、低蛋白的膳食能使色胺酸與LNAA的比例中位數增加54%，這有助於增加色胺酸進入腦脊髓液並轉化為CNS血清素。這種飲食、微生物活性與胺基酸轉運之間的協同作用，深刻揭示了腸腦軸與情緒調節及能量水平的根本聯繫。

除了直接從5-HTP合成血清素外，如*L. mucosae*和*L. ruminis*等菌株的活動，以及SCFAs等代謝物的產生，都證明了腸道菌群在調節宿主生理中的多面向作用。特定益生菌，包括*Lactobacillus helveticus*和*Bifidobacterium longum*，已被觀察到能提升海馬迴和額葉皮層等腦部區域的血清素水平，暗示對整體精神狀態的廣泛影響。相反地，高脂肪飲食模式已被證實會增加腸道血清素，但可能導致調節情緒和記憶的腦部區域血清素耗竭，突顯營養失衡可能切斷此一溝通鏈的風險。

總體證據支持，飲食選擇，特別是纖維與複合碳水化合物的平衡，是調節周邊及中樞血清素可得性的直接槓桿，進而影響整體生理與心理的平衡狀態。這為功能性腸病如腸易激綜合徵（IBS）的微生態干預提供了新的潛在靶點。憂鬱症患者的腸道菌群組成與健康個體存在顯著差異，例如在抑鬱小鼠模型中，補充腸羅氏菌（*Lactobacillus roshei*）可透過促進色氨酸羥化酶的表達來增加大腦和結腸中的5-HT水平，從而改善其抑鬱行為。