肠 - 脑轴是一个复杂的双向通信系统,肠道菌群可通过神经、免疫、内分泌和代谢等多种途径来调节中枢神经系统的功能,以下是具体介绍:
神经途径
迷走神经通路:迷走神经是肠道和大脑之间的主要神经连接,它可以将肠道菌群的信息传递到大脑。肠道菌群可以通过释放神经递质或代谢产物,激活迷走神经的感觉神经元,进而将信号传导至大脑的不同区域,如杏仁核、海马体和前额叶皮质等,影响情绪、认知和行为等。
脊髓背根神经节通路:除了迷走神经,肠道菌群还可以通过脊髓背根神经节(DRG)与大脑进行通信。肠道菌群的代谢产物可以作用于肠道内的感觉神经末梢,这些神经末梢通过 DRG 将信号传递到脊髓,然后再上传到大脑,从而影响中枢神经系统的功能。
免疫途径
炎症反应:肠道菌群可以调节肠道免疫系统的功能,当肠道菌群失衡时,可能会引发肠道炎症,炎症细胞释放的细胞因子和趋化因子可以通过血液循环进入大脑,或者通过血脑屏障的薄弱区域进入大脑,影响大脑的微环境,进而影响神经细胞的功能和神经递质的代谢,与神经精神疾病的发生发展有关。
免疫细胞调节:肠道菌群可以影响免疫细胞的发育和功能,如调节 T 细胞、B 细胞和巨噬细胞等的分化和活性。这些免疫细胞可以产生各种免疫因子,通过血液循环或直接作用于神经组织,对中枢神经系统的功能产生影响。
内分泌途径
下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴(HPA):肠道菌群可以通过调节 HPA 轴的活性来影响大脑功能。当肠道菌群失衡时,可能会导致 HPA 轴的过度激活,使肾上腺皮质分泌皮质醇等应激激素增加。长期的高皮质醇水平会对大脑产生不良影响,如损伤海马体中的神经细胞,影响记忆和学习能力,还会影响情绪调节。
其他内分泌激素:肠道菌群还可以影响其他内分泌激素的分泌,如胰高血糖素样肽 - 1(GLP-1)、胆囊收缩素(CCK)等。这些激素可以通过血液循环作用于大脑中的相应受体,参与调节食欲、饱腹感、情绪和认知等功能。
代谢途径
短链脂肪酸(SCFAs):肠道菌群发酵膳食纤维产生的 SCFAs,如乙酸、丙酸和丁酸等,是肠道菌群影响大脑功能的重要代谢产物。SCFAs 可以通过多种方式作用于大脑,如通过血脑屏障进入大脑,为神经细胞提供能量,调节神经递质的合成和释放,影响神经细胞的基因表达和表观遗传修饰等。
神经递质和神经活性物质:肠道菌群可以直接合成或参与合成多种神经递质和神经活性物质,如 γ- 氨基丁酸(GABA)、5 - 羟色胺(5 - HT)、多巴胺等。这些神经递质在大脑中发挥着重要的调节作用,影响情绪、睡眠、认知等功能。
其他代谢产物:肠道菌群还可以产生其他一些代谢产物,如三甲胺氧化物(TMAO)、胆汁酸等,它们也可能通过影响大脑的代谢和功能,参与肠 - 脑轴的通信。










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