脑肠一体：打开跨微生物-肠-脑轴的沟通之门

《自然评论胃肠病学和肝病学》上发表的题为“胃肠道和大脑屏障：打开微生物-肠道-大脑轴之间的通讯之门”的文章探讨了肠道微生物和大脑之间的复杂关系，强调了各种屏障在这种通讯中的作用。

人们虽然以来一直重视肠道和大脑在健康和疾病中的作用，但是肠道微生物群是这两个遥远器官之间通讯的关键因素。

那么，微生物群如何影响肠脑轴发育和功能的机制？

脑肠之间的屏障接口
肠道和大脑中存在的屏障是特殊的细胞接口：

• 可维持该轴上不同区域严格的体内平衡。
• 这些屏障包括肠道上皮屏障、血脑屏障和血脑脊液屏障。

在本综述中，我们重点关注：

• 肠道微生物群如何调节这些屏障，从而构成跨肠脑轴的重要通讯渠道。
• 屏障功能障碍可能是各种疾病的基础，包括经常并发的神经和胃肠道疾病。

屏障的作用

• 沟通机制：肠道和大脑通过特殊的屏障进行沟通，包括肠道上皮屏障和血脑屏障。这些屏障对于维持体内平衡至关重要，并受肠道微生物信号的影响。
• 这些屏障在菌群-肠-脑轴的通信中起关键作用，在物理层面上将宿主和微生物组分隔开，在生理条件下具有不同的通透性，且屏障功能在生命周期中呈现动态变化；

• 微生物影响：临床前研究表明，微生物代谢物会影响屏障功能，将肠道微生物群的变化与这些屏障的功能障碍联系起来。这种功能障碍可能导致物质沿肠脑轴的异常通过。
• 微生物代谢物：（短链脂肪酸、色氨酸代谢产物、次级胆汁酸、多胺等）以及微生物结构组分和膜囊泡等能够影响屏障功能，将肠道菌群变化与屏障功能障碍及其导致的物质沿肠脑轴的异常传递联系起来

对疾病影响：

• 对疾病的影响：这些屏障的失调与各种胃肠道和神经系统疾病有关，表明它们的合并症可能存在共同的途径。

其他相关：
1、Nature：肠细胞处理膳食脂质，线粒体有何重要作用？

•  肠上皮特异性敲除DARS2、SDHA或COX10以造成肠上皮线粒体功能缺陷，可导致小鼠近端小肠肠细胞中出现大脂滴积累，影响存活；
• 无脂喂养可抑制DARS2缺陷肠细胞的脂滴积累，表明脂滴源自膳食脂肪
• 代谢追踪分析表明，肠上皮缺乏DARS2损害小鼠从肠道向外周器官运输膳食脂质的能力；
• DARS2缺陷使肠细胞中成熟的乳糜微粒减少，并破坏高尔基体，表明线粒体功能障碍可阻碍乳糜微粒从内质网向高尔基体的运输，进而导致膳食脂质在大脂滴中积累。

2、Nature：与大脑相似，肠神经系统的发育和维护需要“专职”的常驻巨噬细胞

• 肠道外肌层的常驻巨噬细胞（MMϕ）通过修剪突触和吞噬肠道神经元来完善生命早期的肠神经系统（ENS），断奶前耗竭MMϕ会破坏这一过程，导致肠道转运异常
• 断奶后，MMϕ获得神经支持性表型，伴随其转录组的变化和成熟；
• MMϕ有4个亚群，其相对丰度和分布随年龄变化，其中NA-MMϕ亚群呈现小胶质细胞样转录组特征；
• ENS通过产生TGF-β引导NA-MMϕ表型，NA-MMϕ亚群具有神经保护作用，其缺乏可引起肠道神经元丢失和肠道转运改变。

3、Nature：肠菌色氨酸代谢物抵抗肠道病菌的新机制

•  色氨酸饮食：可保护小鼠减少肠道病原体（鼠柠檬酸杆菌）感染，该作用依赖于肠道菌群，菌群色氨酸代谢物IEt、IPyA和I3A也有相同功效；
• 减少肠道病原体的黏附和定植：这些色氨酸代谢物是多巴胺受体D2（DRD2，一种神经递质受体）的配体，通过激活肠上皮细胞（IEC）表达的DRD2，
• 抑制肠道病原体感染：肠菌的色氨酸代谢物通过激活DRD2，调节IEC肌动蛋白细胞骨架，从而抑制肠道病原体感染，