肠脑轴和肠道微生物肠脑轴的概念

微生物几乎可以在任何环境中发现。生活在人类身上的微生物以肠道生微态系统中发现的微生物最多。成年人肠道微生物组由比人类宿主有更多的基因组成，通常跨越整个分类树的60多个属。肠道微生物中以细菌的数量最多。肠道不同部位细菌的种类和数量不同。生活在肠道不同部位的细菌组成随年龄、体重、地理位置和饮食习惯而变化。

正常菌群保护机体免受有害微生物的渗透，在肠壁完整性、先天免疫、胰岛素敏感性、新陈代谢等方面有许多其他功能，而且它与大脑功能也有交互作用。最近人们认识到肠道微生物群对大脑有直接影响，大脑也会影响微生物群。这个双向的肠-脑轴由微生物群、免疫系统和神经内分泌系统以及自主神经系统和中枢神经系统组成。

肠道是人体内神经元数量最多的部位，仅次于大脑。近年来，肠道微生物群通过肠-脑轴与大脑进行沟通已经变得很清楚。

人们早就认识到，肠道中的人-微生物协同作用促进消化，并在宿主-细菌相互作用受到干扰时导致感染。然而，最近的发现使人们对共生微生物种群与宿主之间复杂的相互关系有了更深入的了解，表明微生物群落不仅改善宿主的新陈代谢，而且调节免疫，甚至有助于器官的发育

19世纪首次对肠道细菌进行了系统的研究。在调查健康人粪便样本时，弗里德里希·埃舍里奇培养并鉴定了大肠杆菌群，即今天被称为大肠杆菌和“分子生物学的工作马”。在接下来的几十年里，更多的共生微生物被分离出来并被鉴定。但是，只有最近先进的高通量基因分析技术的应用，才使我们对肠道微生物的世界有了更详细的了解。重要的是，肠道细菌创造了一个范围广泛、充满活力的微生物群落，对宿主生物体内的过程起着重要的作用，并对宿主生理变化作出反应。Joshua Lederberg提出了“微生物群”一词来描述这种复杂的微生物种群，并将其定义为“共生、共生和致病微生物的生态群落，它们实际上共享我们的身体空间”。微生物组是这些共生微生物的集体基因组，其累积的基因数大于人类基因组中的基因数]。共生微生物有助于宿主的新陈代谢，提供维生素，提取营养成分，代谢外源物质。它们通过与潜在病原体的被动和主动竞争来强化肠道屏障并提供定植抗性（Winek, et al. 2016.）。

Kramer和Bressan在“作为超有机体的人类：微生物、病毒、印记基因和其他自私的实体如何塑造他们的行为”的文章中指出心理学家和精神病医生往往很少意识到（a）他们大脑和内脏中的微生物能够改变他们的行为；（b）数百万年前被整合到他们DNA中的病毒DNA与精神疾病有关；（c）他们中的许多人的大脑中携带着另一个人的细胞；并且（d）在类病毒因子的调控下，一些基因的父系遗传和母系遗传的拷贝在后代中争夺支配权，它们对后代的身体和行为有相反的影响。我们不是单一的个体，而是由人类和非人类元素构成的超有机体；正是它们的相互作用决定了我们是谁（Kramer and Bressan. 2015.）。

近年来，肠道微生物群的兴起成为生物学研究的一个重要课题。研究正在揭示肠道微生物群组成的变化是如何影响正常生理的，并导致从炎症到肥胖的各种疾病。越来越多的数据表明，肠道微生物群也与中枢神经系统沟通——可能通过神经、内分泌和免疫途径——从而影响大脑功能和行为。对无菌动物和接触致病性细菌感染、益生菌或抗生素药物的动物的研究表明，肠道微生物群在调节焦虑、情绪、认知和疼痛方面起着作用。因此，微生物群-肠-脑轴的新概念表明，肠道微生物群的调节可能是开发复杂中枢神经系统疾病新疗法的一种可行策略（Cryan and Dinan. 2012.）。

在每个人体胃肠道内，都有不同的有机体群落，包括细菌、病毒、古细菌、原生动物和真菌，它们统称为肠道微生物群，数量超过人体内的人体细胞总数。这些微生物的集合，它们的基因组它们产生的因素都是肠道微生物组的一部分

越来越多的证据表明，肠道微生物几乎作为一个额外的器官积极参与塑造和维持我们的生理活动。肠道微生物群的组成与许多健康益处相关，包括维持肠道匀浆状态、抵御病原体和适当的免疫反应。人体肠道微生物群通常是稳定的，并对短暂的干扰具有抵抗力。然而，肠道的微生物组成或活性可由多种因素改变，包括激素变化等内部因素，或饮食、抗生素和压力等外部因素。

许多胃肠道疾病，如肠易激综合征和炎症性肠病，与这种微生物种群的不平衡有关。此外，微生物群多样性和组成的差异与肠外疾病有关，范围从肥胖、哮喘到各种脑部疾病。肠道微生物群有助于分解食物，并在分解过程中产生可直接影响宿主细胞生理学的代谢物，包括脑细胞。此外，对病原菌的免疫反应产生细胞因子和淋巴因子，可影响大脑生理学。由于神经系统是宿主功能的主要调节器，这使得微生物能够影响广泛的复杂生理过程。提高对细菌分子如何作用于神经系统的机械理解，可以改进治疗行为和神经疾病的方法。