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肠道微生物组与大脑之间的通讯途径

已有 1007 次阅读 2021-1-25 00:49 |个人分类:疾病知识|系统分类:科研笔记

肠道微生物组与大脑之间的通讯途径

肠道是人体细菌定植最严重的区域,除了肠腔中的细菌和粘液层附近的细菌成分不同外,结肠中的细菌数量比小肠肠中的细菌数量多。肠道微生物组最重要的“任务”之一是保护肠道屏障,防止病原微生物和有毒物质进入体循环。在生命的某些时期似乎特别容易受到肠道通透性变化的影响,例如婴幼儿年和老年。肠屏障的改变可能通过几种途径影响脑内稳态,特别是神经内分泌改变、神经传递、神经发生和神经炎症,或通过直接进入大脑,或通过迷走神经,形成一条神经内分泌途径,下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)。

在动物模型和人体研究中,应激的经历与肠道屏障通透性的增加有关,这可能是由下丘脑激素,特别是促肾上腺皮质激素释放激素等其他因素介导的。急性应激通过激活肥大细胞增加胃肠道和血脑屏障的通透性,肥大细胞表达促肾上腺皮质激素释放激素的高亲和力受体。相反,在无菌啮齿类动物中,与传统的定殖动物相比,暴露于应激后观察到较高水平的促肾上腺皮质激素和促肾上腺皮质激素释放激素,这表明肠道微生物组有助于下丘脑-垂体-肾上腺轴的下调。值得注意的是,这种效应似乎取决于特定的细菌类群,因为只有某些物种,如唾液乳杆菌,能够减弱应激反应。

在人类身上,即使是相对较小的急性应激情况也会导致肠道通透性增加,尽管只有在皮质醇水平升高的情况下才会出现这种情况。肠通透性和心理应激与炎症性肠病和肠易激综合征的病理生理有关。对动物的研究表明,应激通过促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)介导的肥大细胞活化增加通透性。Vanuytsel等人报告了他们研究应激对人体肠道通透性的影响及其潜在机制的实验结果。急性心理应激可增加人小肠通透性。外周促肾上腺皮质激素释放激素再现应激效应,色甘酸二钠阻断应激和促肾上腺皮质激素释放激素效应,提示肥大细胞参与。这些发现为人类中枢神经系统和胃肠功能之间复杂的相互作用提供了新的见解:心理应激和促肾上腺皮质激素释放激素通过肥大细胞依赖机制增加人体肠道通透性。

 

神经传递

胃肠道含有大量的人体血清素(5-羟色胺,5-HT)。肠道微生物对外周和中枢5-羟色胺能功能的发育和调节有显著的影响,尤其是在海马中。Yano等人提出了一个模型,其中微生物发酵产物,如短链脂肪酸和胆汁酸直接作用于肠嗜铬细胞,从而促进5-羟色胺的释放,而5-羟色胺影响胃肠道活动性和血小板功能。肠道5-HT的微生物群依赖性效应显著影响宿主生理,调节胃肠运动和血小板功能。肠道微生物向肠嗜铬细胞发出直接代谢信号。此外,提高特定微生物代谢物的管腔浓度可增加无菌小鼠的结肠和血液5-HT。总之,这些发现表明Sp是宿主5-HT的重要调节因子,并进一步强调了宿主-微生物群相互作用在调节基本的5-HT相关生物过程中的关键作用(Yano, et al. 2015.)。

神经性厌食症症状及神经回路功能的新认识

神经性厌食症患者对节食和减肥有着不懈的关注,这会导致严重的消瘦,有时甚至死亡。这类症状是否继发于心理社会影响,是强迫和焦虑的结果,还是反映了大脑食欲回路的主要紊乱,目前仍存在争议。新的大脑成像技术提供了对腹侧和背侧神经回路功能障碍的见解——可能与5-羟色胺和多巴胺代谢的改变有关——这是导致饮食失调患者出现令人费解的症状的原因。例如,脑岛活动的改变可以解释感觉间的功能障碍,纹状体活动的改变可以解释神经性厌食症患者奖赏调节的改变。在疾病活跃期,与健康对照组相比,患者的CSF-5-HIAA水平显著降低;在长期体重恢复的患者中,5-HIAA的CSF水平升高,这通常与焦虑和强迫障碍有关。




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