肠脑轴 Gut–brain axis 脑肠连接 肠脑心理学

肠脑轴 Gut–brain axis

的肠-脑轴是生物化学信号，是以之间发生胃肠道（GI道）和中枢神经系统（CNS）。术语“肠-脑轴”有时也指肠道菌群在相互作用中的作用，而术语“ 微生物-肠-脑（MGB或BGM）轴”明确包括肠道菌群在胃肠道和中枢神经系统之间发生的生化信号传递事件中。

肠脑轴是胃肠道与脑功能和发育之间的关系

广义上讲，肠脑轴包括中枢神经系统，神经内分泌和神经免疫系统，包括 下丘脑-垂体-肾上腺轴 （HPA轴），自主神经系统的交感神经和副交感神经，包括 肠神经系统 和 迷走神经 。神经和肠道菌群。 显示的第一个脑-肠相互作用是消化的头期阶段，它是在响应诸如嗅觉和食物味觉等感觉信号而释放胃和胰腺分泌物中的。这是巴甫洛夫（Pavlov）首次证明的。

2004年的一项研究激发了人们对该领域的兴趣，该研究表明，与非GF实验室小鼠相比，无菌（GF）小鼠显示出对压力的夸大的HPA轴响应。

截至2016年10月，关于肠道菌群在肠脑轴中的作用的大部分工作已在动物中进行，或表征了肠道菌群可产生的各种神经活性化合物。对人类的研究通常规模很小，并且刚刚开始普及，该研究是测量患有各种精神病和神经病的人之间或处于压力状态的人之间的肠道菌群变化，或测量各种 益生菌 （在这种情况下称为“ 精神病菌 ”）的作用。尚不清楚肠道菌群的变化是疾病的结果，疾病的原因，还是肠道脑轴上任何数量的可能反馈回路中的两者。

肠道菌群

主条目：肠道菌群

该肠道菌群是复杂社会的微生物生活在消化道人类和其他动物。肠道元基因组是肠道菌群所有基因组的集合。肠道是人类微生物群落所居住的一种生态位。

与人体的其他区域相比，肠道菌群在人类中的细菌数量最多，种类最多。在人类中，肠道菌群建立于出生后一到两年。到那时，肠上皮和它分泌的肠粘膜屏障已经以耐受甚至支持肠菌群的方式共同发展，并且还为病原生物提供了屏障。

肠道之间的关系植物和人类不仅是共生（非有害共存），而是一种互利共生关系。人类肠道微生物通过收集未消化的碳水化合物发酵产生的能量以及随后吸收的短链脂肪酸（SCFA），乙酸盐，丁酸盐和丙酸盐而使宿主受益。 肠道细菌在维生素B和维生素K的合成以及代谢中也起着作用胆汁酸，固醇和外源生物。 SCFA和它们产生的其他化合物的系统重要性就像激素一样，肠道菌群本身似乎像内分泌器官一样起作用。肠道菌群失调与多种炎症和自身免疫性疾病相关。

当饮食改变和整体健康改变时，人类肠道菌群的组成也会随着时间而改变。

人体胃肠 菌群的色氨酸代谢

该图显示了肠中细菌从色氨酸生物合成生物活性化合物（吲哚和某些其他衍生物）的过程。吲哚是由表达色氨酸酶的细菌从色氨酸产生的。 产孢梭菌将色氨酸代谢为吲哚，然后代谢为3-吲哚丙酸（IPA），一种高效的神经保护性抗氧化剂，可清除羟基自由基。 IPA与孕烷X受体结合 （PXR）在肠道细胞中，从而促进粘膜稳态和屏障功能。继吸收，从肠道和分布到大脑，IPA赋予抗神经保护作用脑缺血和阿尔茨海默氏病。 乳杆菌物种将色氨酸代谢为吲哚-3-醛（I3A），后者作用于肠道免疫细胞中的芳基烃受体（AhR），进而增加白介素22（IL-22）的产生。吲哚本身触发分泌的肠L细胞中的胰高血糖素样肽-1（GLP-1），并作为AhR 的配体。吲哚也可以被肝脏代谢成硫酸吲哚酚，这种化合物在高浓度时有毒，与血管疾病和肾功能不全有关。 AST-120（活性炭），肠内吸附剂，其通过口服，吸附吲哚，依次递减血浆硫酸吲哚酚的浓度。

肠神经系统

在肠神经系统是主要部门之一神经系统和包括网状系统的神经元的是支配的函数胃肠系统; 由于多种原因，它被描述为“第二大脑”。肠神经系统可以自主运行。它通常通过副交感神经（例如，通过迷走神经）和交感神经（例如，通过椎前神经节）与中枢神经系统（CNS）通信。但是，脊椎动物研究表明，当迷走神经被切断时，肠神经系统继续起作用。

在脊椎动物中，肠神经系统包括传出神经元，传入神经元和中间神经元，所有这些使肠神经系统能够在没有CNS输入的情况下进行反射。感觉神经元报告机械和化学状况。运动神经元通过肠肌肉控制蠕动和肠内容物的搅动。其他神经元控制酶的分泌。肠神经系统还利用了30多种神经递质，其中大多数与CNS中的神经递质相同，例如乙酰胆碱，多巴胺和血清素。。人体90％以上的血清素都位于肠道中，而人体中约50％的多巴胺含量较高。这些神经递质的双重功能是肠脑研究的活跃部分。

肠-脑相互作用的第一个阶段是在食物的味觉和气味与胃分泌物的释放之间，这被称为头颅相或头颅消化反应。

肠脑整合

肠脑轴是双向的神经体液交流系统，对维持体内平衡非常重要，并通过中枢和肠神经系统以及神经，内分泌，免疫和代谢途径（尤其是下丘脑-垂体-肾上腺轴）进行调节（ HPA轴）。该术语已扩展为包括肠道菌群作为“微生物组-肠-脑轴”的一部分的作用，肠道菌群是包括肠道菌群在内的各种功能的联系。

2004年的一项研究（须藤信之（Nobuyuki Sudo）和千田洋一（Yoichi Chida））激发了对该领域的兴趣，该研究表明，与非无菌小鼠相比，无菌小鼠（遗传上均一的实验室小鼠，在无菌环境中出生和繁殖）显示出过大的HPA轴对压力的反应。 GF实验小鼠。

肠道菌群可以产生一系列神经活性分子，例如乙酰胆碱，儿茶酚胺，γ-氨基丁酸，组胺，褪黑激素和5-羟色胺，这对于调节肠道蠕动和感觉至关重要。由于饮食，药物或疾病引起的肠道菌群组成的变化与循环细胞因子水平的变化相关，其中一些会影响脑功能。肠道菌群还会释放可直接激活迷走神经的分子，它将有关肠道状态的信息传输到大脑。

同样，慢性或急性应激状态会激活下丘脑-垂体-肾上腺轴，导致肠道菌群和肠上皮细胞发生变化，并可能具有全身作用。此外，通过迷走神经发出的胆碱能抗炎途径会影响肠道上皮和菌群。 饥饿和饱腹感整合在大脑中，肠道中食物的存在与否以及食物的类型也会影响肠道菌群的组成和活性。

也就是说，关于肠道菌群在肠脑轴上的作用的大部分工作都是在动物中进行的，包括高度人工的无菌小鼠。截至2016年，人类对肠道菌群响应压力的变化或各种益生菌的作用进行测量的研究通常规模较小，无法推广。尚不清楚肠道菌群的变化是疾病的结果，疾病的原因，还是肠道脑轴上任何数量的可能反馈回路中的两者。

关于肠与思想之间关系的思想史可以追溯到19世纪。消化不良和胃神经衰弱的概念是指肠道对人类情绪和思想的影响。

研究

益生菌

了2016 系统评价实验室动物研究和初步人类临床试验中使用的益生菌市售菌株发现的某些物种的双歧杆菌和乳杆菌 属（即，长双歧杆菌，短双歧杆菌，婴儿双歧杆菌，瑞士乳，大号鼠李糖，植物乳杆菌和干酪乳杆菌）有最有潜力成为某些有用的中枢神经系统疾病。

焦虑和情绪障碍

截至2018年，有关肠道菌群与焦虑症和情绪障碍之间关系的研究以及使用益生菌或益生元（称为``精神生生素''）影响这种关系的尝试尚处于早期阶段，尚无足够的证据得出关于这些条件下肠道菌群变化的因果作用，或任何益生菌或益生元治疗的功效。

患有焦虑症和情绪障碍的人往往会出现胃肠道问题；进行了一些小型研究来比较重度抑郁症患者和健康人的肠道菌群，但这些研究结果相矛盾。

2004年发表的研究显示，肠道菌群在焦虑症中的潜在作用引起了人们的极大兴趣，更普遍的是，肠道菌群在肠-脑轴中的作用也得到了关注，这表明无菌小鼠对压力对HPA轴的反应过大。由于被限制而引起，通过在肠道中植入双歧杆菌而逆转。研究大鼠母体分离的研究表明，新生儿应激会导致肠道菌群的长期变化，例如其多样性和组成，这也会导致应激和焦虑样行为。此外，尽管截至2016年已完成许多工作来表征已知与肠道菌群可能产生的焦虑和情绪障碍有关的各种神经递质（例如，大肠埃希菌，芽孢杆菌和酵母菌可以产生去甲肾上腺素; 念珠菌，链球菌和大肠埃希菌可能产生5-羟色胺等。尚不清楚肠道菌群可能影响人的焦虑的相互关系和途径。

在一项研究中，无菌小鼠经过粪便移植后接受了来自人类的微生物，患有或未患有严重抑郁症（MDD）。含有来自患有MDD的人类微生物的小鼠比未植入来自MDD的人类微生物的小鼠表现出更多的与焦虑和抑郁相关的行为。抑郁症患者与健康患者之间以及各个小鼠之间的微生物群的分类学组成也有所不同。在 另一项研究中，无细菌的小鼠与正常菌群的小鼠相比，也表现出与焦虑和抑郁相关的行为，暴露于行为测试后其皮质酮水平更高。在微生物组和心理健康研究中使用啮齿动物可以使研究人员比较啮齿动物与人类的行为和微生物组成，理想情况是阐明精神疾病的治疗应用。

另外，肠道微生物组，情绪障碍和焦虑与睡眠之间存在联系。肠道微生物组的微生物组成会根据一天中的时间而变化，这意味着肠道全天都暴露于这段时间内活性微生物产生的各种代谢产物。这些随时间变化的微生物变化与参与昼夜节律的昼夜节律基因转录的差异有关。一项小鼠研究表明，通过破坏昼夜节律来改变时钟基因的转录，例如通过睡眠剥夺，可能直接影响肠道微生物组的组成。另一项研究发现，不能产生由时钟基因产生的CLOCK蛋白的小鼠更有可能患上抑郁症。压力和睡眠障碍可通过激活HPA轴导致更大的肠粘膜通透性。反过来，这会引起免疫炎症反应，从而导致引起抑郁和焦虑的疾病的发展。

自闭症

大约70％的自闭症患者也有胃肠道问题，并且常在肠道菌群建立时诊断出自闭症，这表明自闭症和肠道菌群之间可能存在联系。一些研究发现，自闭症儿童的肠道菌群与无自闭症儿童的肠道菌群有所不同-最值得注意的是，自闭症儿童的粪便中梭状芽孢杆菌的粪便量与无自闭症儿童的粪便相比有所增加 –这些结果没有得到一致的重复。许多被认为与自闭症发展有关的环境因素也将影响肠道菌群，从而留下一个问题，即肠道菌群中的特定发育是否会驱动自闭症的发展，或者这些发展是否同时发生。 截至2016年，仅对动物进行了益生菌研究；关于治疗自闭症的其他饮食变化的研究尚无定论。

帕金森氏病

截至2015年，已经进行了一项研究，将帕金森氏病患者的肠道菌群与健康对照进行了比较；在该研究中，患有帕金森氏症的人的原肠杆菌水平较低，而患有帕金森氏菌的人的肠杆菌科水平较高， 临床症状更为严重。该研究的作者没有得出关于肠道菌群变化是否是导致疾病或反之的结论。

脑肠连接 The Brain-Gut Connection

果您曾经紧张地做出决定或在紧张时感到“肚子不舒服”，那么您很可能会从意想不到的来源得到信号： 第二个 大脑。隐藏在消化系统壁中的“大脑肠”正在彻底改变医学对消化，情绪，健康乃至思维方式之间联系的理解。

科学家称这个小脑为 肠道神经系统 （ENS）。而且还不少。ENS是由食道到直肠的胃肠道排列的两层薄薄的一层，覆盖着超过1亿个神经细胞。

肠道的大脑控制什么？

与颅骨的大脑不同，ENS无法平衡支票簿或撰写情书。“它的主要作用是控制消化，从吞咽到分解食物的酶的释放到控制有助于营养吸收的血流再到消除，” 约翰霍普金斯大学神经胃肠病学中心主任Jay Pasricha解释说。 肠神经系统的研究已引起国际关注。“肠神经系统似乎并不像我们所知道的那样能够思考，但是它可以与我们的大脑来回交流，从而产生深远的成果。”

ENS可能引发应对肠易激综合症（IBS） 和功能性肠病（如 便秘， 腹泻，腹胀，疼痛和胃部不适）的人们发生巨大的情绪转变 。几十年来，研究人员和医生一直认为焦虑和抑郁是造成这些问题的原因。但是我们的研究和其他研究表明，这也可能是相反的情况。” Pasricha说。研究人员发现证据表明，胃肠系统的刺激可能会向中枢神经系统（CNS）发送信号，从而触发情绪变化。

Pasricha说：“这些新发现可能解释了为什么IBS和功能性肠病患者的百分比高于正常水平会导致抑郁和焦虑。” “这很重要，因为多达30％到40％的人口在某个时候出现肠功能问题。”

对新人的理解等于新的治疗机会

对ENS-CNS连接的这种新理解有助于解释IBS和肠疾病治疗（例如抗抑郁药）和身心疗法（例如认知行为疗法（CBT）和催眠疗法）的有效性。Pasricha说：“我们的两个大脑彼此'交谈'，因此可以互相帮助的疗法可以互相帮助。” “从某种意义上说，胃肠病学家（专门研究消化系统疾病的医生）就像顾问一样，正在寻找舒缓第二只大脑的方法。”

胃肠病学家可能会为IBS开一些特定的抗抑郁药，例如，并不是因为他们认为问题出在患者的头上，而是因为这些药物在某些情况下会通过作用于肠道中的神经细胞来缓解症状，Pasricha解释说。他说：“像CBT这样的心理干预措施也可能有助于“改善大脑和大脑之间的交流”，”他说。

进一步了解Mind-Gut Link

Pasricha说研究表明，消化系统的活动也可能影响认知（思维能力和记忆力）。他说：“这是一个需要更多研究的领域，我们希望在约翰霍普金斯大学能够做到这一点。”

另一个有趣的领域：发现来自消化系统的信号如何影响新陈代谢，增加或降低2型糖尿病等健康状况的风险。“这涉及神经信号，肠激素和微生物群（存在于消化系统中的细菌）之间的相互作用，” Pasricha说。

肠脑心理学：从微生物群-肠-脑轴重新思考心理学

精神疾病和神经系统疾病正迅速增加医疗负担。尽管已经进行了广泛的研究，但是开发针对这些疾病的有效疗法的进展仍然很缓慢。当前的两难困境提醒我们，人类是一个超有机体。只有同时考虑人类自身及其伴侣微生物群，我们才能更好地了解这些疾病。在过去的几个世纪中，由于与现代流行病学转变并行的饮食，生活方式，医疗等方面的现代转变，伙伴微生物群发生了巨大变化，远远超过了人类基因。现有研究表明，肠道菌群在这一转变中起着重要作用。根据肠脑心理学，肠道菌群是肠脑网络的关键部分，它通过菌群-肠-脑轴与大脑进行通讯。肠道菌群几乎与肠脑，大脑和心灵同步发展。肠道菌群影响各种正常的心理过程和心理现象，并参与多种精神和神经疾病的病理生理。针对微生物群治疗这些疾病是一种有前途的方法，该理论受到以下三种理论的支持：肠道菌群假说，“老朋友”假说和肠道渗漏理论。肠道菌群对大脑和行为的影响通过菌群-肠-脑轴来实现，该轴主要由神经途径，内分泌途径和免疫途径组成。毫无疑问，肠脑心理学将极大地改善心理学，神经科学和精神病学。各种微生物群改良方法，包括粪便微生物群移植，益生菌，益生元，健康饮食和健康的生活方式，已显示出能够促进肠脑，微生物群-肠-脑轴和大脑功能的能力。将来有可能利用肠道菌群来改善脑部和精神健康并预防和治疗相关疾病。

原文

结论与展望

数百年来，心理学取得了长足的进步。心理学家已经深入研究了各种心理过程和现象，并且在此过程中涌现出许多子学科。但是，精神障碍仍然是一个问题，相关的研究和治疗方法落后于其他疾病。

这种滞后使我们想起，大多数心理学研究都忽略了人类是超生物的事实。超生物的主要部分是微生物群，它占人体总基因和总细胞数的90％以上。这些微生物已经与人类共存了数百万年，并且在大多数人体器官的成熟和功能中起着至关重要的作用。但是，自从现代化以来，共生微生物群不断变化，在某些情况下，随着饮食，生活方式和药物的急剧变化，它已消失。这些变化与现代社会中疾病模式的转变并行。

肠道菌群是共生菌群中最重要的部分，它可以与肠道整体协同工作，以响应内源性和外源性信号。肠道和肠道菌群的组合被称为肠脑，因为其活性部分独立于大脑。肠道菌群不仅调节肠脑的组成和功能，而且还影响大脑和行为。肠道菌群的异常发育可能导致神经发育障碍。肠道菌群会影响正常心理学的各个方面，例如疼痛感，情感，认知，性格，压力管理和社交行为。微生物群紊乱可由多种因素引起，包括压力，抗生素和不健康的饮食，它可能是精神疾病的直接原因。无疑，微生物群异常与精神障碍，行为问题和神经系统疾病的病因和病理生理有关，并且可能将成为未来治疗的有效目标。肠道菌群假说，“老朋友”假说和肠道渗漏理论对此观点提供了有力的支持。

肠脑不仅是消化器官，而且是神经，内分泌和免疫器官。肠道菌群通过菌群-肠-脑轴与大脑进行双向信息交流。它影响宿主的大脑和行为，还受到宿主的影响。 微生物-肠-脑轴 主要由神经途径，内分泌途径和免疫途径组成。神经通路主要通过神经传导，神经递质以及对神经发生，神经凋亡和神经变性的调节而起作用。内分泌途径主要通过神经内分泌系统，神经激素和神经活性物质起作用。免疫途径主要通过调节先天和适应性免疫以及外周和神经炎症而起作用。

肠脑心理学的建立将对心理学和相关学科产生深远影响。不同于其他心理学子学科，肠脑心理学不仅将促进基础研究的发展，而且还将导致实际应用中的巨大变化。瞄准微生物-肠-脑轴来改善大脑和行为将是神经科学，心理学和精神病学的研究热点。通过FMT，益生菌，益生元，健康的饮食和/或健康的生活方式来改善肠道菌群，以调节菌群-肠-脑轴功能并促进心理健康，将是未来的一个有希望的领域。患有精神疾病或神经系统疾病的患者将从这些干预措施中的一项或多项中获得帮助。

发布于 2020-07-10 21:35