肠道微生物脑轴是指中枢神经系统(包括大脑和肠神经系统)之间的双向通信网络,这是胃肠道的神经系统。这个复杂的网络涉及多种途径和系统,包括免疫系统,内分泌系统和神经系统,被认为在维持稳态和促进健康方面起着至关重要的作用。研究表明,肠道微生物群的改变,也称为营养不良,可能导致各种疾病,包括大脑和神经系统的疾病。例如,研究已将肠道菌群牵涉到神经精神疾病(例如精神分裂症和自闭症谱系障碍)的发病机理中。此外,研究表明,肠道菌群在神经退行性疾病中具有潜在的作用,包括阿尔茨海默氏病和帕金森氏病。肠道菌群影响大脑并导致疾病的确切机制尚不完全了解,但可能会涉及神经活性化合物的产生,免疫系统的调节以及对血脑屏障的影响。调节肠道菌群预防或治疗脑和神经系统疾病的潜力是积极研究的领域。NGB组织的迷你群岛是一个机会,可以在基础科学家和临床科学家之间就这个有趣的话题进行新的合作。
超重和肥胖与多种心脏代谢危险因素有关,包括胰岛素抵抗,2型糖尿病,低度炎症和肝病。肠道菌群是调节能量平衡的潜在因素。但是,尽管科学界承认肠道菌群组成及其活性(例如在健康受试者和具有超重/肥胖的受试者之间,代谢产物的产生和与免疫相关的化合物的产生是不同的,因果关系仍未得到充分证明。低度炎症和相关代谢性疾病的发展与代谢性内毒素血症有关,并增加了肠道通透性。然而,作用于肠道屏障和最终心脏代谢性疾病的机制尚未完全阐明。在这篇综述中,我们讨论了肠道菌群,肠道屏障功能和代谢结果的几个特征。我们检查了特定饮食化合物或营养的作用(例如益生元,益生菌,多酚,甜味剂和富含果糖的饮食)以及菌群在宿主代谢中产生的不同代谢产物,我们讨论它们如何控制多种内分泌功能并最终对宿主健康产生有益或有害的作用。
1 赫罗纳生物医学研究所 (IdIBGi) 放射医学影像科 (IDI),Josep Trueta 博士大学医院,赫罗纳,西班牙 2 巴塞罗那自治大学医学院精神病学和法律医学系,西班牙贝拉泰拉 3 卡洛斯三世健康研究所 (ISCIII),马德里,西班牙 4 CIBERSAM,马德里,西班牙 5 放射科 CDI,医院诊所巴塞罗那,西班牙巴塞罗那 6 糖尿病、内分泌和营养科 (UDEN),赫罗纳生物医学研究所 (IdIBGi),Josep Trueta 大学医院博士,赫罗纳,西班牙 7 CIBER Fisiopatología de la Obesidad y Nutrici on (CB06/03/0010),赫罗纳,西班牙 8 神经免疫学和多发性硬化科,神经内科,Josep 博士特鲁塔大学医院,赫罗纳,西班牙 9 医学科学系,西班牙赫罗纳大学医学院,赫罗纳 10 西班牙瓦伦西亚地区健康与生物医学研究促进基金会(FISABIO-Public Health)基因组学与健康系,瓦伦西亚 11 西班牙马德里 CIBEResp 12 西班牙国家研究委员会(CSIC-UVEG)瓦伦西亚大学综合系统生物学研究所(I2SysBio),瓦伦西亚 13 西班牙巴塞罗那奥古斯特皮和桑耶尔生物医学研究所(IDIBAPS)情绪和焦虑相关疾病成像(IMARD)组 14 西班牙巴塞罗那大学医学与健康科学学院医学系* 通讯:电子邮件:radua@recerca.clinic.cat;或发送电子邮件至:jmfreal@idibgi.org [更正于 2024 年 3 月 20 日首次在线出版后添加:最后一位作者的名字已从“José Manuel-Fern andez-Real”更正为“José Manuel Fern andez-Real”。]
肠道微生物群(即胃肠道内数以万亿的细菌)不仅是免疫和代谢健康的重要组成部分,而且似乎还影响肠道和中枢神经系统的发育和疾病,包括运动障碍、行为障碍、神经退行性疾病、脑血管意外和神经免疫介导的疾病。通过利用动物模型,人们已经确定了沿着“肠脑轴”的几种不同的通讯途径,包括由免疫系统、迷走神经或微生物群对神经活性化合物的调节所驱动的途径。在后者中,细菌已被证明能产生和/或消耗多种哺乳动物神经递质,包括多巴胺、去甲肾上腺素、血清素或γ-氨基丁酸 (GABA)。越来越多的动物证据表明,细菌对这些神经递质的操纵可能会对宿主的生理产生影响,而初步的人类研究表明,基于微生物群的干预措施也可以改变神经递质水平。尽管如此,仍需要开展大量工作来确定微生物群介导的人类神经传递操纵是否具有任何生理意义,如果有,如何将其用于治疗。本综述讨论了这种令人兴奋的沿肠脑轴的通信途径及其相关数据。
类风湿性关节炎是一种广泛流行的自身免疫性骨病,由于其发病率不断上升,给全球医疗系统带来了沉重的负担。近年来,人们的注意力集中在肠道稳态与免疫系统之间的相互作用上,特别是在骨骼健康方面。肠道菌群失调是指肠道菌群组成和功能失衡,它已被证明会通过促炎代谢物的释放、肠道通透性增加和调节性 T 细胞功能受损等机制导致免疫失调。这些因素共同导致免疫系统失衡,促进类风湿性关节炎的发病和进展。肠道菌群失调会诱发局部和全身炎症反应,激活关键的促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6 和白细胞介素-17,从而加剧关节炎和损伤。在类风湿关节炎发病机制的背景下研究肠道稳态和免疫调节之间的复杂相互作用有望找到新的治疗靶点,揭示疾病进展的新机制,并为临床治疗提供创新策略。
微生物群是动态的,会随着早期发育、环境因素(如饮食和抗生素的使用)以及尤其是对疾病的反应而变化(Lozupone 等人,2012 年)。最显著的变化发生在婴儿期和幼儿期(Palmer 等人,2007 年)。婴儿肠道微生物群受胎龄(足月或早产)、分娩方式(阴道分娩或剖腹产)、喂养类型(母乳或配方奶粉)、母亲营养状况(超重或营养不良)和抗生素使用情况的影响(Meropol 和 Edwards,2015 年)。肠道微生物群发挥着一系列重要的生理功能,包括食物消化、维生素生成、免疫系统调节和预防有害病原体定植。最近,人们对肠道微生物群的兴趣日益浓厚,因为它不仅是我们消化系统和整体健康的重要组成部分,而且在精神疾病中也发挥着重要作用。通过肠脑轴,肠道菌群与神经系统进行交流,利用各种途径,如 HPA 轴(下丘脑-垂体-肾上腺轴)、迷走神经和免疫系统分子的参与,即参与炎症过程的细胞因子。神经通路包括迷走神经、肠神经系统和胃肠道内神经递质的活动。传入感觉神经的神经调节直接产生可作为局部神经递质的分子,如γ-氨基丁酸 (GABA)、血清素、褪黑激素、组胺和乙酰胆碱;该通路还在肠腔内产生具有生物活性的儿茶酚胺(Mayer 等人,2014 年)。此外,肠道微生物群似乎对正常的肠道内在初级传入神经元兴奋性至关重要 (McVey Neufeld 等人,2017 年)。细菌代谢物,最重要的是短
被认为是正常健康的肠道和免疫功能的东西。因此,虽然可以衡量消化和社会性的许多方面,但很难在被认为是正常范围内的变异者中互相互相益处。尽管如此,重要的是要为消费者,行业和与公共卫生有关的人设定最佳功能标准。消化道最常是功能和健康主张的对象,并且在全球范围内已经存在着大型的肠道食品。旨在降低肠道和免疫系统的正常功能,并描述可用的测量方法。我们已经定义了正常的肠习惯和过境时间,并将其作为疾病风险因素以及如何表现出来的作用。同样,我们试图从主要的属及其代谢方面定义什么是健康的肠道菌群,并列出了确定这些参数的许多,多样化和新颖的方法。事实证明,对于最佳或改进的胃排空,肠道运动,营养和吸收的最佳或改进的界限以及肝脏,肝脏,gallbladder和pancreas等器官的功能。评估食品主张的科学支持的1个过程。
心力衰竭 (HF) 增加了全球心血管健康的负担。最近有研究表明,心力衰竭患者的肠道微生物群具有独特的变化,这些变化会影响免疫稳态和代谢。在本次文献系统综述中,我们旨在确定肠道菌群失调对心力衰竭的影响。我们使用了系统评价和荟萃分析的首选报告项目 (PRISMA) 2020 指南进行系统评价。我们在 PubMed、PubMed Central (PMC)、Medline 和 ScienceDirect 等数据库上搜索了文献。纳入了十篇文章进行审查。心力衰竭患者的肠道微生物组组成存在显著差异。瘤胃球菌、大肠杆菌、志贺氏菌、链球菌属、韦荣球菌属和放线菌相对丰度较高,真细菌、普氏菌、粪杆菌、SMB53 和巨单胞菌相对减少。这种组成因年龄、心力衰竭分期和失代偿水平而异。但射血分数不变,其组成保持不变。负责氨基酸、碳水化合物、胆碱三甲胺裂解酶 (TMA-裂解酶)、脂多糖 (LPS) 生物合成、色氨酸和脂质代谢的基因表达增加。由此产生的变化影响了代谢物(如三甲胺 N-氧化物 (TMAO)、吲哚硫酸盐 (IS) 和 LPS)以及粪便和血浆中的炎症标志物的水平,从而导致心力衰竭。这些心力衰竭生物标志物可以作为预防和治疗心力衰竭的目标。心力衰竭患者拥有独特的肠道微生物群,这些微生物群会影响心力衰竭的发病机制。需要进一步研究来了解菌群失调与心力衰竭之间的因果关系。
近 2500 年后,科学证实了这一事实。人体含有约 100 万亿个微生物(微生物群),数量远远超过人体细胞。微生物群的最大部分(约 80%)位于大肠中,直接影响消化系统、免疫系统、神经系统和内分泌系统的功能。健康的微生物群由多达 1000 种不同的有益细菌组成,有益细菌与有害细菌的比例分别约为 85% 和 15%。这种多样性和比例可能会因不良饮食、毒性和压力等现代生活方式的影响而发生巨大改变。