塞拉辛普森(Sierra Simpson)在上大学时，因反复发烧和呕吐而病了一年。她的医生不知道她有什么。他们怀疑是细菌感染，试图用高剂量的抗生素治疗她。

辛普森说：“事实证明我患有疟疾，需要另外治疗。”“但是到那时，抗生素已经使我的胃乱了，我感到比以前更加焦虑。”

抗生素可以杀死引起疾病的细菌，但它们也可以破坏我们肠道中生活的许多有益细菌，这种副作用与许多长期健康问题有关。这段经历激发了辛普森对微生物组学和肠脑轴的兴趣-研究了细菌，病毒和其他生活在我们体内的微生物如何影响我们的身心健康。

作为一名如今健康的研究生，辛普森首先致力于使大脑中的分子可视化的技术。但是她无法撼动对肠道微生物组及其与大脑的联系的兴趣。

“所以，有一天，塞拉(Sierra)走进我的实验室，问我是否有兴趣探索肠道微生物组与我的实验室通常研究的药物-滥用和成瘾之间的潜在联系，”奥利维尔·乔治(Olivier George)博士说加州大学圣地亚哥分校医学院精神病学系。“起初我很不情愿。毕竟，我想知道那里是否有东西，现在有人会发现它。但是我们决定尝试一下。”

在2020年4月27日发表于eNeuro，辛普森(Simpson)的一项研究中，乔治和他的团队发现肠道微生物组会影响阿片类药物成瘾和戒断期间大鼠大脑的激活模式。

辛普森说：“就像您经常需要从事科学一样，我们首先用锤子敲打这个问题，看看系统是如何破裂的，然后从那里回溯。”

她的意思是，为了确定肠道微生物组是否影响药物成瘾，他们首先需要将具有正常肠道微生物组的有机体与没有肠道微生物组的有机体进行比较。为了做到这一点，研究人员给一些老鼠使用了消耗掉80%肠道微生物的抗生素。所有的大鼠-有或没有肠道微生物的大鼠-都依赖于阿片类镇痛药羟考酮处方。然后，每组的一些大鼠退缩。

乔治说：“对我来说，最令人惊讶的是，老鼠的表面看上去都一样。”“在有和没有肠道微生物的情况下，阿片类药物的止痛效果，戒断症状或其他行为没有任何重大变化。”

直到团队观察了老鼠的大脑，他们才发现了明显的不同。在用抗生素治疗的大鼠中，中毒和戒断过程中神经元向大脑不同部位募集的典型模式被破坏，因此缺乏大多数肠道微生物。最值得注意的是，在中毒期间，肠道微生物耗竭的大鼠在调节应激和疼痛的区域(导水管周围的灰色，蓝斑轨迹)和参与阿片类药物中毒和戒断的区域(中央杏仁核，基底外侧杏仁核)具有更多的活化神经元。在停药期间，与肠道菌群正常的大鼠相比，耗竭微生物的大鼠在杏仁核中央的激活神经元较少。

辛普森说：“计算黑点数个月了。”“但是最后，很明显，至少在大鼠中，肠道微生物改变了大脑对药物的反应方式。”

她解释说，这种转变可能会影响行为，因为在中央杏仁核中募集的神经元数量减少可能导致较少的戒断症状，​​从而导致更高的药物滥用风险。

现在，乔治(George)的研究小组正在扩大他们的研究范围，以包括自用羟考酮的大鼠和遗传上更多样化的近交大鼠。他们还在老鼠中寻找微生物或化学特征，以表明有或没有肠道微生物的动物更容易上瘾。

此外，研究人员正在挖掘人类微生物组数据，其中包括阿片类药物和抗生素的使用者，以了解它们是否遵循与在大鼠中观察到的趋势相似的趋势。

“这项研究不仅表明肠道微生物可能在药物成瘾中起作用，如果我们在人类中发现相似的作用，它可能会改变我们对共同处方抗生素和止痛药的思考方式，例如当一个人接受手术时。”乔治说。“一个人的肠道微生物受到影响的方式可能使它们对阿片类药物或多或少地敏感。现在的关键是寻找生物标记物，这样我们就可以预测一个人在治疗它们之前会如何反应。”

至于辛普森大学，她在成功捍卫了自己的论文之后，仅仅一个半星期就获得了博士学位-在COVID-19大流行期间庇护期间，向她的咨询委员会，家人和朋友介绍了她的研究发现。接下来，辛普森会将注意力转移到她即将成立的一家初创公司上，以进一步推进研究成果并将其商业化。

这项研究的其他合著者包括：Kokila Shankar，圣地亚哥加州大学和Scripps研究;亚当·金布拉(Adam Kimbrough)，布伦特·布姆豪威尔(Brent Boomhower)，里约·麦克莱伦(Rio McLellan)，马塞拉·休斯(Marcella Hughes)和圣地亚哥大学的佐丹奴·德古列尔摩(Giordano de Guglielmo)。