我们先来了解一下:微生物群-肠-脑轴。
微生物群-肠-脑轴是如何运作的?
它负责协调肠神经系统(ENS)和中枢神经系统(CNS)之间的双向交流,将外周消化活动与大脑的情绪、行为和认知中心联系起来。
微生物群-肠-脑轴(MGB)的双向交流
SinghS,etal.,Microorganisms.
这种关联受皮质醇和下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)激素、迷走神经(VN)系统和免疫反应等激素的调节。迷走神经是副交感神经系统的主要组成部分,可将肠道信号传递到中枢神经系统并刺激反应。
肠道菌群在肠-脑轴中如何发挥作用?
肠道菌群可以通过多种潜在机制改变大脑功能:
通过迷走神经双向影响CNS过程;
通过免疫系统调节;
通过内分泌途径,调节HPA轴的活性,包括糖皮质激素的血浆水平;色氨酸代谢;神经递质和神经营养因子的产生、表达和周转。
同时并产生具有神经活性特性的代谢物,例如短链脂肪酸、支链氨基酸、肽聚糖等。
微生物群-肠-脑轴如何影响压力、焦虑等?
肠-脑轴的作用已在几个生理过程中得到证实,例如饱腹感、食物摄入以及脂肪和骨代谢、葡萄糖调节和胰岛素分泌。
此外,宿主行为受肠神经系统和中枢神经系统与肠脑轴相关性的影响。这些系统活动的减少与压力或焦虑增加有关。
已经确定肠脑轴活性受降钙素基因相关肽(CGRP)的调节。当增加的病原微生物破坏肠道微生物群时,神经元可以产生CGRP并将其释放到肠道中。感染可诱导CGRP的分泌,进而激活宿主防御和降钙素受体的相应免疫反应。
微生物-肠-脑轴的存在表明,通过饮食、宿主衍生代谢物和不同环境污染物改变肠道微生物的组成和数量,可以影响中枢神经系统和肠神经系统,从而影响精神疾病的发生和发展。
菌群代谢产物——短链脂肪酸
有助于调节中枢神经系统
短链脂肪酸保持血脑屏障完整性
短链脂肪酸可以通过单羧酸盐转运蛋白穿过血脑屏障(BBB),通过过度表达紧密连接蛋白并保持血脑屏障的完整性。
短链脂肪酸有助于调节神经炎症
短链脂肪酸可以调节神经营养因子(BDNF)的水平,促进神经发生,影响神经胶质细胞的形态和功能,有利于血清素形成并改善神经元稳态和功能,所有这些都有助于调节中枢神经系统中的神经炎症。
短链脂肪酸与这些肠-脑网络的结合可以直接或间接地改变认知、情绪和精神障碍的病理生理学。
通过调节途径(包括犬尿氨酸途径)改变神经递质活性,以及大脑中短链脂肪酸的可用性和影响的变化,都可能对脑源性神经营养因子(BDNF)功能产生影响,包括中枢神经系统中的神经元存活和分化。
短链脂肪酸改变肠道激素的释放
如肽酪氨酸酪氨酸(PYY)、胆囊收缩素(CCK)和胰高血糖素样肽-1(GLP-1)从表达游离脂肪酸受体(FF-R)的肠粘膜肠内分泌细胞中的释放。在啮齿动物中,血源性PYY和GLP-1会渗透到大脑中,并对神经递质和行为产生显著影响。