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一个影响人类一生却被“遗忘的器官”——人类的第二大脑
一个被人类熟知但又被”遗忘的器官”,这个被我们遗忘的器官就是存在于宿主肠道内的微生物集合,参与了宿主多种重要的生理作用的肠道菌群

小明这里先给你曝个料:与人体长期处于共生关系的肠道内定植微生物约为10万亿个,是人体细胞数量的10倍,种类多达1000多种,由肠道菌群编码的基因是人宿主细胞编码基因的150倍,大大超过了人类基因组的数量。


主携带的肠道菌群其在体内发挥以下3个方面的重要作用:

1、参与多种物质的营养代谢。产生一系列的催化酶参与膳食纤维、复杂的碳水化合物等物质的代谢,合成并促进肠道吸收短链脂肪酸(SCFA)。也能够合成一些机体所需的营养物质,如叶酸、核黄素等维生素,并参与胆汁酸和外源性物质代谢。

2、肠道菌群参与机体先天性免疫应答和适应性免疫应答的发育和调节。此外,其还能够调节或影响不同类型免疫细胞的成熟及功能。

3、肠道菌群能够抵抗外来病原菌的侵袭。肠道菌群紧紧地黏附于肠上皮细胞,形成天然独特的生物黏膜屏障,可有效防止病原菌的入侵,且其产生的某些代谢产物如丁酸等能够帮助修复受损肠上皮细胞。

01

新发现

近年来的各项研究发现,通过肠道菌群与大脑建立了一个肠脑轴(GBA)途径,肠脑轴是大脑与肠道之间由神经-内分泌介导的双向应答系统,连接着大脑的情感认知和外周肠道功能,即“菌群-肠-脑轴”。

脑轴(GBA)与肠道菌群间情谊是从幼体出生时开始建立,肠道菌群的组成与功能会随着大脑的发育和成熟经历多次转换。肠道菌群的构成不同,其所产生的代谢物质的种类和数量也不同,这些物质通过肠脑轴(GBA)直接或间接影响大脑的各种功能,是菌群和肠脑轴(GBA)相互作用的物质基础。作用于肠脑轴(GBA)的肠道菌群主要是其产生的各种神经递质和短链脂肪酸(SCFA)。

上海交通大学附属第六人民医院转化医学中心发表论文中写到:典型的神经递质5-羟色胺(5-HT),又叫血清素,90%就是有肠嗜铬细胞产生,肠道内一些特定的细菌也可产生少量。5-HT不仅参与大脑情绪、精力和记忆力等的调节,还可促进肠道的运动和分泌血小板和参与免疫系统的功能。中枢神经系统中重要的抑制性神经递质γ-氨基丁酸(GABA)也是由肠道细菌中的乳酸菌和双歧杆菌利用谷氨酸钠合成。食物中的膳食纤维、抗性淀粉等经过肠道菌群发酵产生的短链脂肪酸(SCFA)在肠道方面促进肠上皮细胞分泌5-HT,调节宿主免疫反应和上皮细胞生长,促进中枢神经系统和周围神经系统的功能,具有预防肠炎、促进结肠稳态和健康的作用。对于中枢神经系统免疫也发挥重要作用,SCFA能促进小脑胶质细胞的发育和生长,增强大脑免疫防御功能(小脑胶质细胞是中枢神经系统中最重要的免疫屏障)。

不仅如此,肠道菌群还会影响大脑的发育和功能。在一项研究中表明:幼年时期肠道菌群的减少对成年后认知、情绪和行为均有影响。宿主和微生物群之间的相互作用发生在神经发育的一个重要窗口,即生命早期。机体中多巴胺能和5-HT能神经递质水平的升高会使突触生成增加,这有助于改变运功和探究行为。肠道菌群可通过影响5-HT和BDNF(脑性神经营养因子)等神经递质水平的波动,直接影响大脑各区域功能,进而引起行为上的改变。肠道菌群的稳态对大脑的学习和记忆功能至关重要。而使用益生菌制剂处理也可避免学习和记忆功能的损害。

以上是肠道菌群对大脑的影响,同时大脑也会对肠道菌群的结构和多样性产生影响。研究发现,母婴分离给幼体造成一定的精神压力,诱导系统细胞因子增多进而诱导下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)产生过度反应,增加肠道的通透性,并使肠道菌落的群落组成发生变化,消化道对炎症刺激的敏感性升高。一些不愉快的体验如反复经历痛苦的过程、新生儿重症监护室环境、炎症、、母婴分离等均会影响新生儿肠道菌群的组成。相反,若是给予满足的体验如母体和幼体之间的肌肤接触、止痛和减压处理等可减轻幼体的压力性反应,改善大脑发育成熟度和神经发育的结局。

紧张、焦虑等心理因素使得大脑产生并释放神经递质引起肠道的生理变化。肠易激综合征(IBS)是目前最为普遍的功能性胃肠病,主要变现在持续或间歇性的腹痛、腹胀、排便习惯和大便形状发生改变,但无肠道病理性改变。5-HT信号系统异常功能可能与IBS的病理生理改变相关,5-HT信号系统异常可导致胃肠动力及分泌功能异常、内脏高敏感性。

许多研究表明可通过益生元和益生菌配方调节GBA来缓解症状,治疗疾病。

在四川大学一片综述中表明:睡眠障碍可与胃肠道疾病相互影响,其机制可能与脑肠轴有关。失眠患者中,伴随着 胃肠道功能异常的比例最大,并且胃肠道疾病的患者比健康人更容易发生失眠,如功能性消化不良、胃食管返流病和肠易激综合征,相反,失眠也会增加胃肠道疾病的发病风险。肠道菌群的失调也可能是抑郁症和阿尔兹海默症等精神疾病的病因。

脑肠轴的双向应答系统涉及免疫、神经、内分泌等多个系统的相互作用,包括中枢神经系统、肠神经系统、自主神经系统下丘脑-垂体-肾上腺轴等,因此肠道被称为机体的“第二大脑”

脑肠轴交互机制的发现在某些疾病的预防和治疗上发挥着重大的作用。

参考文献:

[1] 游懿君,韩小龙,郑晓皎,赵爱华,陈天璐.肠道菌群与大脑双向互动的研究进展[J].上海交通大学学报,2017,(37):253-256.

[2] 彭维,申治富,王亚楠,皇甫亚茹,胡幼平.近年来肠道菌群在睡眠调解中的实验研究进展[J].重庆医学,2019.

[3] 何力,杨力,凌志维,陈敏.基于脑肠交互机制探讨肠道微生物调节IBS-D内脏高敏的进展[J].中国实验方剂学杂志,2019.

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