肠道菌群--脑轴揭示了肠道微生物与大脑之间的密切联系。

肠道是各种微生物的栖息地，这些微生物的集合组成肠道菌群，与宿主之间表现出密切的相互作用，形成了肠道微生态。近年来，肠道菌群在调节人体神经功能和中枢神经系统（CNS）中的作用受到广泛关注。

菌群-肠-脑轴是指肠道微生物与大脑之间通过神经系统、内分泌系统和免疫系统形成的双向通信网络。意味着肠道微生物可能影响大脑的功能，同时大脑也能调节肠道微生物的组成和活动。

1. 神经通路：

神经通路是物理上连接肠道和大脑的直接通路，主要包括迷走神经和肠道神经系统。迷走神经从脑干延伸并支配内脏，使其成为肠道菌群影响大脑的最快、最直接的途径。

迷走神经是由传入和传出神经元组成的成对神经，因此信息可以在肠道和大脑之间定向传递。

一些益生菌已被证明可以通过迷走神经通路与大脑交流并调节中枢神经系统相关行为，例如，鼠李糖乳杆菌JB1对焦虑相关和抑郁行为的改善可被迷走神经切断术阻断，罗伊氏乳杆菌对孤独症相关行为和催产素信号通路的调节已被证明取决于迷走神经。值得注意的是，迷走神经在感知肠道信号中起关键作用。迷走神经传入终止于肌肉层和肠粘膜，感知机械刺激以及可能受肠道菌群影响的化学刺激，如神经递质、激素和细胞因子。

2. 免疫通路

免疫通路通过肠道菌群调节肠道粘膜免疫系统、外周免疫系统以及中枢神经系统免疫细胞的功能，直接或间接调节神经活动。免疫系统直接调节肠道微生物群和中枢神经系统并受其调节。肠道微生物群可作为肠道、全身和中枢神经系统驻留免疫细胞功能的调节剂。

小胶质细胞是负责神经元网络维护和损伤修复的中枢神经系统巨噬细胞，受到肠道微生物群的影响。色氨酸的微生物代谢产物通过激活星形胶质细胞芳烃受体来调节中枢神经系统炎症。

肠道微生物群通过调节肠道和外周免疫细胞与大脑进行交流。

3. 代谢通路

代谢通路中，肠道菌群产生的代谢产物，如短链脂肪酸、血清素、γ-氨基丁酸等，作为化学信号直接或间接调节中枢神经系统的稳态。

肠道菌群产生的一些化学分子穿过肠上皮屏障和血脑屏障，直接作用于大脑。一些化学分子通过与肠内分泌细胞的相互作用间接传播信号。在大脑中，短链脂肪酸在细胞外充当G蛋白偶联受体的内源性配体，并通过抑制组蛋白去乙酰化酶在细胞内调节基因表达。短链脂肪酸通过神经免疫途径影响菌群-肠-脑轴。

肠道菌群：肠道中存在着大量的微生物，包括细菌、真菌、病毒等，它们形成了一个复杂的生态系统。这些微生物通过代谢产生各种物质，如短链脂肪酸、神经递质等，这些物质可以通过血液或神经途径到达大脑，影响大脑的功能。

神经系统：包括肠道神经系统（ENS）和中枢神经系统（CNS）。肠道神经系统是一个复杂的神经网络，负责调节肠道的运动、分泌和免疫等功能。中枢神经系统则包括大脑和脊髓，负责处理来自全身的感觉信息，并发出指令调节身体的各种活动。

内分泌系统：肠道微生物可以影响内分泌细胞的激素分泌，如促肾上腺皮质激素释放因子、脑肠肽等，这些激素通过血液运输到全身各处，包括大脑，影响大脑的功能。

免疫系统：肠道是免疫系统的重要组成部分，肠道微生物与免疫系统紧密合作，维持肠道免疫平衡。同时，免疫系统也能通过调节肠道微生物的组成和活动来影响大脑的功能。

微生物代谢产物的影响：肠道微生物通过代谢产生各种物质，如短链脂肪酸、神经递质（如5-羟色胺、多巴胺等）、次生胆汁酸、吲哚衍生物等。这些物质可以通过肠上皮细胞或肠内分泌细胞向神经传递信号，影响大脑的功能。例如，短链脂肪酸可以影响肠道神经元的兴奋性，而神经递质则可以通过体液循环进入大脑，直接影响大脑的信号传递。

免疫调节：肠道微生物与免疫系统紧密合作，维持肠道免疫平衡。肠道微生物的失衡可能导致免疫系统的异常反应，进而引发全身性的炎症反应。这种炎症反应可能通过血液传播到大脑，引发大脑内的炎症反应，影响大脑的功能。

神经内分泌调节：肠道微生物可以影响内分泌细胞的激素分泌，进而调节大脑的功能。例如，肠道微生物可以影响下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的功能，调节应激反应和情绪状态。

迷走神经的传导：迷走神经是肠道与大脑之间主要的双向沟通通道。肠道微生物可以通过迷走神经将信号传递到大脑，影响大脑的功能。同时，大脑也可以通过迷走神经调节肠道微生物的组成和活动。

菌群-肠-脑轴的失衡可能与多种疾病的发生和发展密切相关。例如，孤独症、抑郁症、焦虑症、精神分裂症等精神疾病，以及阿尔茨海默病等神经系统退行性疾病，都与肠道菌群失衡有关。通过调节肠道菌群平衡，可能有助于改善这些疾病的症状和预后。

总之，菌群-肠-脑轴是一个复杂的生理机制，它揭示了肠道微生物与大脑之间的密切联系。

理解肠道微生物对大脑功能的影响，对预防和治疗相关疾病有积极的帮助意义。