第四章    肠道微生物组研究14个主题方向

4.7 神经

“神经”主题有两个主要关注的研究方向：微生物组-肠- 脑轴的机制和对宿主神经相关疾病的影响，以及微生物组与肠神经系统的相互作用。

4.7.1 高影响力研究者

“神经”主题的高影响力研究论文的作者姓名词云和核心研究团队（以通讯作者为准）及代表性研究，分别详见图4.7.1、表4.7.1。

图4.7.1 “神经”主题的作者姓名词云

表4.7.1 “神经”主题的代表性研究者

4.7.2 主要认知和研究现状

“神经”主题高影响力研究论文的关键词词云如图4.7.2所示。通过Citespace 文本挖掘，该主题的常见名词（term） 包括肠- 脑轴（gut-brain axis 或brain-gut axis）、阿尔茨海默病（alzheimers disease）、帕金森病（parkinsons disease）、中枢神经系统（central nervous system）、认知损伤（cognitive impairment）、肠神经系统（enteric nervous system）、粪菌移植（fecal microbiota transplantation）、短链脂肪酸（short-chain fatty acids）、孤独症（autism spectrum disorder）、神经退行性疾病（neurodegenerative diseases）、肠易激综合征（irritable bowel syndrome）、神经炎症（neuroinflammation）、大脑发育（brain development）等。

图4.7.2 “神经”主题的作者姓名词云

4.7.2.1 微生物组- 肠- 脑轴

微生物组- 肠- 脑轴主要探索肠道菌群与大脑的互作机制。研究表明，肠道微生物组与大脑的双向交互作用在维持胃肠道、大脑和菌群的稳态中有重要作用，二者的互作途径可归纳为3种。第一是化学信号：菌群可通过短链脂肪酸等代谢物、调节神经内分泌系统、调节神经递质浓度等方式，直接或间接地影响神经系统。第二是神经神经途径：菌群及代谢物能作用于连接肠道和大脑的迷走神经和肠神经系统，从而影响大脑和行为。第三是免疫系统：其中小胶质细胞和系统性细胞因子（炎症水平）有关键介导作用，这些途径可能参与孤独症、神经退行性疾病（阿尔茨海默病、帕金森病等）、多发性硬化和情绪疾病（如抑郁症、焦虑症）等神经相关疾病病理。^[1]

图4.7.3 微生物组- 肠- 脑轴

图4.7.4 肠道微生物及衍生分子调节宿主行为和神经系统功能^[1]

肠道微生物组与大脑双向互作由肠- 脑轴的多个直接和间接途径介导，包括自主神经系统 (肠神经系统和迷走神经)、神经内分泌系统、下丘脑-垂体- 肾上腺 (HPA) 轴、免疫系统和代谢途径。

肠道菌群可产生神经活性物质，包括 γ- 氨基丁酸（GABA）、去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺（5-HT）等神经递质，酪胺、色氨酸等氨基酸，短链脂肪酸等微生物代谢产物。这些代谢物可通过门脉循环与宿主免疫系统互作，影响代谢以及肠神经系统和迷走神经传入通路。

肠道菌群还能影响肠道屏障完整性，从而控制信号分子从肠腔进入固有层或门脉循环。某些神经精神疾病中可能存在肠道屏障损伤。

在神经系统中，应激可激活HPA轴，使下丘脑神经元分泌促肾上腺皮质激素释放激素（CRH），触发促肾上腺皮质激素（ACTH）的释放，然后启动皮质醇的合成和释放。皮质醇调节神经免疫，反过来影响肠道屏障完整性。

应激激素、免疫介质和中枢神经递质可以激活肠神经系统神经元和迷走神经，从而改变肠道环境和菌群组成。

近期代表性研究

参考文献

1.Morais, L.H., H.L. Schreiber, and S.K. Mazmanian, The gut microbiota-brain axis inbehaviour and brain disorders. Nat Rev Microbiol, 2021. 19(4): p. 241-255.