前言:
最近几年关于肠道微生物的话题研究在生物学领域非常火热，研究人员研究证实了肠道微生物群的改变是如何影响人的健康和行为的，从人的炎症发烧到人的肥胖症都有涉及。从已发表的大量数据表明肠道微生物还可以通过中枢神经系统（神经、内分泌激素、免疫通路）影响大脑功能和行为。通过对无菌动物、感染致病菌动物、注释益生菌或抗生素动物的对比研究，来揭示肠道微生物在焦虑、情绪、认知、和疼痛上的作用。新的关于肠道微生物-脑轴的认识认为，可以把改变肠道微生物菌群的方法作为治疗中枢神经系统紊乱病症的新策略。
这篇文章将要告诉你肠道微生物是如何影响大脑功能。我们阐述了不同的方法尝试让我们理解：肠道微生物如何参与到肠道微生物-脑轴系统的，以及如何调控行为的。我们总结了肠道微生物对中枢系统紊乱症的影响。这些方法可能会给我们提供一种新型的治疗不同的精神紊乱症。
肠道微生物-脑轴：从饱腹感到压力
现在越来越多的人认识到肠道-大脑轴能够利用中枢神经、荷尔蒙激素、免疫通路提供双向的内在平衡交流途径，如果这个轴出现功能紊乱将会导致病理性后果。
尽管很多的关于肠道-脑轴的研究都集中在它对消化功能和饱腹感的研究，但是现在越来越多的观点认为它在其它生理方面也有重要影响。肠道种神经系统在肠道-脑轴中的重要作用被描述，和我们了解的大脑是如何调控肠道神经系统和胃肠道功能一致。现在我们很清楚肠道-脑相互作用的改变与肠道炎症、慢性腹痛和吃饭的紊乱有关。肠道-脑轴的调控功能与压力反应和行为的改变有关。因此，肠道-大脑轴是一种被认为具有很广阔前景的新型治疗各种身体机能紊乱的方法，从肥胖、情绪和焦虑紊乱到肠道菌群紊乱造成的大肠易激综合症。
肠道微生物菌群
人体胃肠道中寄生着大约1*10^13到1*10^14个微生物，其数量是人体细胞的10倍，是人类基因组的150倍，但是却经常被人类忽视。此外，肠道微生物群在先天性免疫应答和适应性免疫应答的发育和功能，以及在调节肠道运动、肠道屏障稳态、营养吸收和脂肪分配方面发挥着至关重要的作用。肠道微生物群的种类很多，但人们普遍认为，成熟的微生物菌群由1000多个种类和超过7000多株系。
每个个体内微生物菌群有着很大的不同，但它们的组成至少有一部分是来自基因决定的。根据细菌的组成，他们被认为可以分为三种不同的类型(肠道类型)，每一种肠道菌群类型都有一个相对较高的微生物属特征:拟杆菌属、普雷沃氏菌属或瘤胃球菌属。饮食是影响微生物群组成的关键因素之一，例如，肠型拟杆菌属(Bacteroides)与高脂肪或高蛋白饮食有关，而肠型普雷沃氏菌(Prevotella)与高碳水化合物饮食有关。其他因素，包括感染、疾病和抗生素，可能会暂时改变肠道微生物群的自然组成的稳定性，从而对宿主的健康产生有害影响。有趣的是，据报道老年人的核心微生物群与青年人不同，其菌群组成与健康结果有直接的联系。
很明显，肠道微生物群和中枢神经系统之间存在着沟通。自主神经系统和肠神经系统的神经内分泌、神经免疫、交感神经和副交感神经臂是它们相互沟通的主要途径。至关重要的是，人们越来越认识到这种交流是双向的:微生物群影响中枢神经系统的功能，而中枢神经系统通过对胃肠道的影响来影响微生物群的组成。这种通信是如何发生的还没有完全理解，可能涉及多种机制。
微生物和应激之间的相互影响
尽管绝大多数研究集中在微生物群对中枢神经系统功能的影响和压力感知,它早就知道,压力和肾上腺皮质(HPA)轴的相关活动可以影响肠道微生物的构成。然而，这种影响的功能性后果直到现在才被揭示出来。母体分离是一种早期生活应激源，可导致HPA轴活动的长期增加。
关于恒河猴母体分离(6-9月龄)的研究表明在开始分离程序3天后导致粪便乳酸菌大量减少(通过计数总数和革兰氏阴性好氧和兼性厌氧细菌种类评估)，到第7天恢复到基线水平。生命早期的应激也会对肠道微生物群的组成产生长期的影响。
成年期的慢性压力也会影响肠道微生物群的组成。例如，一项使用深度测序方法的研究表明，受到慢性约束应激(一种物理应激源)的小鼠体内的微生物群组成与不受应激的对照组小鼠不同。具体地说，小鼠暴露在慢性物理应激源环境中分别降低和增加了盲肠中拟杆菌和梭状芽孢杆菌的相对丰度。
结论和展望
越来越多的实验数据和临床观察支持肠道微生物-脑-轴的存在，并表明它可以控制大脑的规范方面以及健康和疾病中的行为。未来的研究应该把重点放在食用熟食上——肠道微生物群与大脑沟通的免疫、神经和内分泌通路的相关贡献。更好地理解这些途径将使我们了解肠道微生物群在一系列胃肠疾病和其他疾病中的作用，包括神经精神疾病，如抑郁症和焦虑症，以及在正常大脑功能中的作用。未来的工作还需要梳理出在这个复杂的通信网络中起作用的各种因素。重要的是，目前还不清楚不同的微生物菌株如何对中枢神经系统功能产生不同的影响，但是肠道细菌代谢产物的差异、细菌细胞壁多糖的存在、直接的结构和物理相互作用以及免疫系统的激活都可能是造成这种差异的原因。例如，某些肠道细菌将膳食纤维代谢为短链脂肪酸是人类重要的能量来源，这些代谢产物对肠道运动具有重要作用，对上皮细胞具有营养作用，影响免疫系统发育和调节肠内分泌激素分泌。例如，某些肠道细菌将膳食纤维代谢为短链脂肪酸是人类重要的能量来源，这些代谢产物对肠道运动具有重要作用，对上皮细胞具有营养作用，影响免疫系统发育和调节肠内分泌激素分泌。
文章译自：Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour
