关注肠-脑轴：看肠道菌群是如何影响神经炎症

大脑和肠道之间存在一个复杂的双向通信系统，称为肠-脑轴，由胃肠道、中枢神经系统（CNS)、自主神经系统（ANS)、肠神经系统（ENS)、内分泌系统和免疫系统组成，各组分之间相互影响，相互作用。

肠道菌群是脑肠轴的关键

肠道是人体重要的消化器官，负有消化、吸收、营养、代谢的重任，更为重要的是，我们体内还潜藏着一个"隐形器官"--肠道菌群。肠道菌群也被称作人体的"第二基因组"，"第二大脑"，"肠脑"。

近年来，随着研究的深入，肠道菌群与神经系统健康之间的密切联系逐渐浮出水面。肠道不仅是消化系统的重要组成部分，还在神经炎症及其他神经退行性疾病中发挥着关键作用。肠道菌群的组成、代谢产物及其变化，通过多种机制影响着大脑功能，参与神经炎症的发生与发展。

肠道菌群与神经炎症的调控机制

1. 免疫反应调节

肠道菌群与肠道免疫系统的互动对全身免疫反应有重要调节作用。肠道内的免疫细胞，如树突状细胞和T细胞，通过肠-脑信号传导通路影响中枢神经系统（CNS）。例如，肠道菌群代谢产生的短链脂肪酸（SCFAs），如醋酸、丙酸和丁酸，能够通过激活G蛋白偶联受体（如GPR41和GPR43），抑制促炎因子的释放，减轻神经系统的炎症反应。

2. 肠道屏障功能失调

健康的肠道菌群有助于维持肠道屏障的完整性。肠道菌群失衡（如菌群多样性下降或有害菌群增加）会破坏肠道屏障，导致"肠漏"现象，使得有害物质（如细菌产物、内毒素）进入血液循环。内毒素（如LPS）通过激活免疫系统，引发炎症反应，这些炎症因子可通过血脑屏障进入大脑，诱发神经炎症。

3.神经递质的代谢调控

肠道菌群在神经递质的合成和代谢中起着重要作用。菌群通过代谢前体物质（如色氨酸）影响大脑中神经递质的合成，从而调控情绪和行为。研究表明，肠道菌群的变化与抑郁症、焦虑症等情绪障碍的发生密切相关，特定的菌群组成能影响血清素和去甲肾上腺素等神经递质的水平，进而引发或加剧神经炎症。

4. 肠道-脑轴的神经信号传导

除了免疫和代谢途径外，肠道通过迷走神经与大脑直接连接。迷走神经不仅在消化过程中起着重要作用，还能将肠道的状态信息传递到大脑。肠道菌群的变化可能通过这一神经通路影响大脑的免疫反应，引发神经炎症。

临床研究进展

近年来，越来越多的临床研究表明肠道菌群在神经炎症和神经退行性疾病中的重要作用。

1. 抑郁症和焦虑症 多项临床研究发现，抑郁症患者通常伴随肠道菌群失调。研究显示，抑郁症患者的肠道中某些特定有害菌群比例较高，而有益菌群相对较少。进一步研究表明，恢复正常的肠道菌群可显著改善患者的情绪状态，并减轻神经炎症症状。

2. 自闭症谱系障碍（ASD）

孤独症谱系障碍（自闭症）是一类特殊的神经系统发育疾病。主要特征为社交障碍、语言障碍和狭窄兴趣，并常具有多种内化性精神症状，如易怒、孤僻和刻板行为等。孤独症患者还常伴有胃肠道症状，如腹痛、便秘、腹泻等。研究发现，ASD患者肠道中的某些特定细菌（如厚壁菌门）丰富，而有益细菌较少，这些变化与脑部的炎症反应密切相关[2]。

2024年7月，香港中文大学黄秀娟（Siew C. Ng）团队在 Nature 子刊 Nature Microbiology 期刊发表了题为：Multikingdom and functional gut microbiota markers for autism spectrum disorder 的研究论文。该研究显示，肠道微生物组的特异性细菌和非细菌成分以及它们的功能或影响了自闭症。黄秀娟团队发现，与未患有孤独症的儿童相比，孤独症儿童肠道中的细菌、古菌、真菌和病毒等微生物，以及其基因和代谢路径存在显著差异：与健康儿童相比，孤独症儿童肠道中的14种古菌、51种细菌、7种真菌、18种病毒、27种微生物基因和12个代谢通路发生了改变[3]。

随后黄秀娟团队招募了4-11岁共30位有焦虑和应激反应的儿童受试者开展为期12周的儿童情绪益生菌临床实验，通过特定研发的情绪益生菌配方调节肠道菌群，部分受试者的焦虑和不安症状得到缓解，大部分受试者的胃肠道症状得以改善，进一步验证了肠道与大脑之间的联系。

3. 阿尔茨海默病

阿尔茨海默病（AD）是一种典型的神经退行性疾病。研究发现AD患者的肠道菌群与健康个体有显著不同。动物模型研究表明，调节肠道菌群可以减轻AD小鼠的神经炎症并改善认知功能。尽管临床研究尚处于初步阶段，但已有迹象表明，改善肠道菌群可能为AD的治疗提供新的思路[4]。

肠道菌群失调在神经退行性疾病和 AD 中的潜在作用

三. 临床干预研究

抗生素和益生菌对肠脑轴（MGBA）的影响已成为临床干预研究的重要领域。长期使用抗生素可能导致肠道菌群失调，进而引发神经炎症，增加焦虑、抑郁等精神症状的风险。相反，情绪益生菌通过调节肠道菌群、增强肠道屏障和免疫功能，已被证明能够减轻神经炎症，改善情绪障碍和神经退行性疾病的症状。然而，益生菌的疗效受菌株差异的影响。未来，结合抗生素和益生菌的干预策略，探索其在神经炎症中的双重作用，将为神经性疾病的治疗提供新的思路。

抗生素和益生菌对MGBA的影响

小结

总的来说，综上所述，肠道菌群与神经炎症之间的相互作用为我们提供了新的理解和治疗靶点。随着研究的深入，这一领域有望带来更多突破性的发现，为神经性疾病的治疗提供更加精确的方案。通过调节肠道菌群，我们或许能够找到缓解神经炎症、改善大脑功能的新途径，从而为人类的健康福祉贡献更多的智慧与力量。

参考资料：

[1] R. K. Farooq, W. Alamoudi, A. Alhibshi, S. Rehman, A. R. Sharma, and F. A. Abdulla, "Varied Composition and Underlying Mechanisms of Gut Microbiome in Neuroinflammation," Microorganisms, vol. 10, no. 4, pp. 1-35, 2022, doi: 10.3390/microorganisms10040705.

[2] S. Hirschberg, B. Gisevius, A. Duscha, and A. Haghikia, "Implications of diet and the gut microbiome in neuroinflammatory and neurodegenerative diseases," Int. J. Mol. Sci., vol. 20, no. 12, pp. 1-15, 2019, doi: 10.3390/ijms20123109.

[3] Qi Su, Oscar W. H. Wong,Multikingdom and functional gut microbiota markers for autism spectrum disorder,Nature Microbiology volume 9, pages2344-2355 (2024)

[4] R. Solanki, A. Karande, and P. Ranganathan, "Emerging role of gut microbiota dysbiosis in neuroinflammation and neurodegeneration," Front. Neurol., vol. 14, no. 1, 2023, doi: 10.3389/fneur.2023.1149618.

[5] J. W. Bostick, A. M. Schonhoff, and S. K. Mazmanian, "Gut microbiome-mediated regulation of neuroinflammation," Curr. Opin. Immunol., vol. 76, p. 102177, 2022, doi: 10.1016/j.coi.2022.102177.

[5] S. Zhu et al., "The progress of gut microbiome research related to brain disorders," J. Neuroinflammation, vol. 17, no. 1, pp. 1-20, 2020.