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摘要:我们肠道内的万亿微生物(即肠道菌群)不仅负责消化吸收,还能通过 “肠道菌群 - 免疫 - 脑轴” 与大脑 “对话”,深刻影响脑功能、情绪和神经健康。其中,免疫系统是这条 “对话通道” 的核心桥梁——先天免疫(如小胶质细胞、中性粒细胞)和适应性免疫(如调节性 T 细胞、Th17 细胞)的平衡,直接介导了菌群对大脑的调控作用。本文将从肠道与大脑的沟通路径、免疫的关键角色、相关疾病关联,以及潜在治疗手段展开,帮你看懂这一新兴领域的核心逻辑与应用前景。
一、引言:肠道菌群不是 “局外人”,而是脑健康的 “合伙人”
提起肠道菌群,很多人会想到 “消化帮手”,但近年研究发现,它更是维护脑健康的重要 “合伙人”。我们体内的肠道菌群,指的是定居在肠道内所有微生物的基因组总和,包含细菌、病毒、真菌等,仅细菌数量就达 10 万亿级 —— 比人体细胞总数还多。
展开剩余88%随着测序技术的发展,科学家发现肠道菌群不仅能影响肠道健康,还能通过 “肠道菌群 - 免疫 - 脑轴” 调控大脑:比如菌群代谢产生的物质会激活免疫细胞,免疫细胞再通过细胞因子等信号 “告诉” 大脑;或是通过神经通路直接传递信号。其中,先天免疫(人体第一道防线,如小胶质细胞、中性粒细胞)和适应性免疫(有特异性和记忆性,如 T 细胞、B 细胞)是关键 “信使”,一旦它们失衡,就可能引发神经炎症,进而导致情绪、认知甚至神经疾病。
二、肠道与大脑的 “对话路径”:4 条关键通道如何工作?
肠道和大脑看似相距遥远,实则通过多条路径紧密沟通,而免疫信号在这些路径中扮演 “翻译官” 角色。具体来看,主要有 5 条核心通道(见图 1):
图 1 说明:该图展示了肠道菌群与大脑的双向沟通网络,包括迷走神经等神经连接、SCFAs 等代谢物、细胞因子等免疫介质,以及 HPA 轴的参与。关键缩写:短链脂肪酸(SCFAs)、肠内分泌细胞(EEC)、肠嗜铬细胞(EC)、树突状细胞(DC)、血清素(5-HT)、γ- 氨基丁酸(GABA)。
自主神经系统:迷走神经是 “直接热线”自主神经系统中的迷走神经,是肠道与大脑沟通的 “快速通道”—— 它的传入纤维像 “传感器”,能收集肠道内菌群产生的化学信号(如 SCFAs)和免疫信号(如细胞因子),再传递到大脑;传出纤维则能 “指挥” 肠道调节免疫活动和菌群平衡。比如动物实验发现,切断迷走神经会加重焦虑,而刺激迷走神经能缓解炎症,这都说明它是 “肠脑对话” 的关键纽带。
肠神经系统:肠道的 “第二大脑”肠神经系统(ENS)被称为 “第二大脑”,它独立于中枢神经系统,却能与肠道免疫细胞(如巨噬细胞、T 细胞)直接互动。比如菌群代谢物能激活 ENS 神经元,神经元再通过释放神经递质(如儿茶酚胺)调节免疫细胞活性;反之,免疫细胞产生的细胞因子也能影响 ENS 的发育 —— 无菌小鼠的 ENS 会发育不成熟,而补充菌群后能恢复正常。
内分泌途径:血清素、GLP-1 等 “化学信使”肠道是人体产生血清素(5-HT)的主要场所(占全身 90%),而血清素不仅能调节肠道蠕动,还能通过血液进入大脑影响情绪。此外,肠道中的肠内分泌细胞(EEC) 能感知菌群代谢物,释放 GLP-1、PYY 等激素,这些激素不仅能控制食欲,还能通过血液或神经信号影响大脑的认知和情绪。比如研究发现,菌群产生的色氨酸代谢物能调节血清素水平,而血清素不足与抑郁症密切相关。
微生物代谢物:SCFAs 是 “核心选手”菌群分解膳食纤维产生的短链脂肪酸(SCFAs)(如乙酸、丙酸、丁酸),是影响脑健康的 “核心代谢物”。它们能增强肠道屏障(减少 “肠漏”),还能进入血液调节免疫 —— 比如丁酸能促进肠道黏膜的调节性 T 细胞(Treg)增殖,抑制炎症;乙酸则能通过血液进入大脑,促进小胶质细胞(大脑的免疫细胞)成熟,维持脑内免疫平衡。
HPA 轴:压力与菌群的 “双向影响”下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴(HPA 轴) 是人体应对压力的核心通路:压力会激活 HPA 轴,释放糖皮质激素,而这种激素会改变肠道菌群组成(如减少有益菌)、增加肠道渗透性;反过来,菌群失衡产生的炎症因子(如 TNF-α)又会激活 HPA 轴,加重压力反应 —— 形成 “压力 - 菌群失衡 - 炎症” 的恶性循环,这也是焦虑、抑郁症患者常伴有肠道问题的原因。
三、免疫是 “中间桥梁”:先天与适应性免疫如何介导肠脑互动?
肠道菌群对大脑的影响,几乎都要通过免疫系统 “中转”。先天免疫和适应性免疫就像 “两位哨兵”,共同维持肠脑轴的平衡(见图 2)。
图 2 说明:该图展示了肠道菌群如何促进先天免疫(如粒细胞、小胶质细胞)和适应性免疫(如 T 细胞、B 细胞)的发育成熟,以及不同菌群成分的抗炎 / 促炎作用。关键缩写:调节性 T 细胞(Treg)、辅助性 T 细胞(Th)、白细胞介素(IL)、短链脂肪酸(SCFAs)。
先天免疫:大脑的 “第一道防线”先天免疫是人体的快速防御系统,其中小胶质细胞(大脑的 “免疫细胞”)和中性粒细胞(血液中的炎症细胞)最为关键。比如无菌小鼠的小胶质细胞数量少、形态异常,补充 SCFAs 后能恢复正常;而阿尔茨海默病(AD)患者的大脑中,中性粒细胞会聚集在 β- 淀粉样蛋白斑块周围,加重神经炎症 —— 这说明菌群通过调节先天免疫,直接影响脑内健康。
适应性免疫:精准调节的 “智能部队”适应性免疫具有“特异性”和“记忆性”,其中调节性 T 细胞(Treg)和Th17 细胞的平衡尤为重要。Treg 能分泌抗炎因子(如 IL-10),抑制过度炎症;Th17 细胞则分泌促炎因子(如 IL-17A),参与免疫防御。研究发现,菌群代谢物 SCFAs 能促进 Treg 增殖,而菌群失衡会导致 Th17 细胞过多 —— 这种失衡会引发多发性硬化(MS)等自身免疫病,还会加重抑郁症的炎症反应。
四、这些疾病都与肠脑轴有关:菌群 - 免疫失衡是共同诱因
从情绪问题到神经退行性疾病,越来越多的疾病被发现与 “肠道菌群 - 免疫 - 脑轴” 失衡有关。
神经精神疾病:抑郁症、社交焦虑抑郁症患者的肠道菌群多样性下降,Coprococcus和Dialister等有益菌减少,而促炎菌增多;血液中炎症因子(如 CRP、TNF-α)水平升高,会加重情绪低落。社交焦虑症患者的肠道中Anaeromassillibacillus增多,移植其菌群到小鼠体内,会让小鼠出现社交恐惧 —— 这说明菌群通过免疫信号影响焦虑情绪。
神经发育疾病:自闭症(ASD)、ADHD自闭症儿童常伴有肠道问题(如腹泻、便秘),其肠道中双歧杆菌减少、拟杆菌增多,肠道通透性增加,血液中炎症因子(如 IL-6、IL-17)升高。ADHD 患者的肠道中Odoribacter增多、Faecalibacterium减少,而 Faecalibacterium 能产生抗炎的丁酸,其减少会加重神经炎症,影响注意力。
神经退行性疾病:帕金森(PD)、阿尔茨海默(AD)帕金森患者发病前常出现便秘,其肠道中Prevotella减少、Akkermansia增多,菌群产生的毒素会通过迷走神经进入大脑,导致 α- 突触核蛋白聚集;阿尔茨海默患者的肠道菌群多样性下降,大肠杆菌/志贺氏菌等促炎菌增多,会通过炎症因子加重脑内 β- 淀粉样蛋白沉积和小胶质细胞活化。
自身免疫病:多发性硬化(MS)MS 患者的肠道中乳杆菌、双歧杆菌减少,菌群代谢物 SCFAs 不足,导致肠道屏障受损,细菌成分(如脂多糖)进入血液,激活免疫细胞攻击大脑髓鞘 —— 补充益生菌能减少炎症,缓解 MS 症状。
五、靶向肠脑轴的治疗:从益生菌到粪菌移植,这些方法已显潜力
既然肠脑轴失衡与疾病相关,那么调节肠道菌群和免疫,就能为疾病治疗提供新思路。目前研究较多的干预方向可通过图 3 直观了解,具体方法及核心定义见表 1、表 2:
图3 说明:该图分类展示了 8 类靶向肠脑轴的潜在治疗干预措施,包括益生元(如菊粉)、益生菌(如发酵食品中的活菌)、合生素(益生元 + 益生菌)、后生元(如灭活菌)、整体饮食、发酵食品、生活方式(如运动)及粪菌移植(FMT),为肠脑健康干预提供了全景参考。
表1 调节肠道菌群的关键物质定义
表2 肠道菌群研究的预临床技术
益生菌:补充 “好细菌” 调节肠脑轴特定菌株的益生菌能改善情绪和神经症状,比如乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus) 能减少压力引起的焦虑,双歧杆菌(Bifidobacterium longum) 能缓解抑郁症患者的情绪低落。但要注意,益生菌效果具有 “菌株特异性”—— 不是所有益生菌都有效,需根据疾病选择合适菌株。
益生元:给 “好细菌” 喂 “食物”益生元(如低聚半乳糖(GOS)、低聚果糖(FOS))能促进肠道内有益菌(如双歧杆菌)生长,增加 SCFAs 产生。研究发现,补充 GOS 能降低健康人的压力激素(皮质醇)水平,缓解肠易激综合征(IBS)患者的焦虑。
粪菌移植(FMT):重建健康菌群FMT 是将健康人的肠道菌群移植到患者体内,已在抑郁症、自闭症等疾病中开展实验。比如将健康人的菌群移植到抑郁症模型小鼠体内,能缓解小鼠的抑郁行为;在人体试验中,FMT 也能改善抑郁症患者的情绪评分,但目前仍需更多大规模研究验证。
饮食调整:最安全的 “菌群调节剂”高纤维饮食能促进 SCFAs 产生,改善认知;而 “精神益生菌饮食”(富含发酵食品、全谷物、蔬菜)能稳定肠道菌群,减少压力感。相反,高糖、高脂的 “西方饮食” 会破坏菌群平衡,加重神经炎症 —— 饮食是调节肠脑轴最易操作、最安全的方式。
六、未来展望:从基础研究到临床应用,还有这些方向要突破
虽然肠道菌群 - 免疫 - 脑轴的研究已取得很多进展,但仍有不少问题需要解决:比如目前多数研究基于动物模型,人体研究较少;不同人对菌群干预的反应差异大,需要个性化方案;此外,CRISPR 技术(精准编辑菌群)、AI(分析菌群 - 免疫 - 脑轴大数据)等新技术,有望为该领域带来突破。
未来,只有通过免疫学家、微生物学家、神经科学家的跨学科合作,才能更深入解析肠脑轴的机制,开发出更精准的治疗方法 —— 让 “调节肠道治脑病” 从实验室走向临床,为神经精神疾病患者带来新希望。
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