肠神经系统和肠脑轴

肠道具有消化食物、吸收营养、对有害物质形成屏障的功能，但也是一个免疫激素系统。该系统的功能方面，如蠕动运动、物质运输和局部血流，由一个称为肠神经系统的神经元神经节固有网络调节。肠神经系统提供运动兴奋神经元，支配肌肉层、分泌腺和淋巴管系统。它是外周神经系统中最大和最复杂的部分，在肠壁内被组织成不同的神经元网络，其中单个的小神经节通过密集的纤维束相互连接。这些神经丛被组织成两层相互连接的神经神经节和肠胶质细胞：肌间神经丛（奥尔巴赫神经丛）和粘膜下神经丛（迈斯纳神经丛）。肠神经系统形成一个完整的感觉运动反射，由内源性初级传入神经元、中间神经元和运动神经元组成。

这些神经丛位于胃肠道各层之间，存在大约20种神经元亚型，通过神经肽的表达来区分。肠神经系统还具有肠胶质细胞。它们相对较小，呈星形，可通过表达特定蛋白质（如胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、波形蛋白和S-100进行免疫化学鉴定。这些细胞能表达细胞因子、神经肽和神经营养素的受体，在肠易激综合征和免疫系统中发挥作用，并参与胃肠道运动和分泌功能的调节。此外，肠胶质细胞是肠神经系统结构和功能完整性所必需的，参与肠粘膜屏障并促进肠内稳态。

2013年，美国国家心理健康研究所（National Institute of Mental Health）启动了一个项目，重点是探索肠-脑沟通的机制；然而，肠和脑相互沟通和影响的确切机制尚未完全了解。从解剖学的角度来看，肠道和大脑之间的关键交互通信是自主神经系统的交感神经系统和迷走神经，而交互通信的部位发生在脊髓；是一个复杂的四级控制系统。第一个水平出现在肠神经系统中，依赖于肌间神经节、粘膜下神经节和肠胶质细胞。在上升通道中，第二个控制步骤发生在椎前神经节，它介导内脏反射反应。第三层次位于脊髓束T5和L2之间，对于交感神经系统，S2和S4/S5对于副交感神经系统，通过脑干中的孤束核和迷走神经系统的背侧运动核，其作用在上消化道中占主导地位，由胆碱能输入介导。皮质和基底节神经元维持最高水平的控制。迷走神经系统的传入纤维到达孤束核，孤束核的纤维向丘脑方向上升。脊髓传入纤维在脊髓丘脑束内上行，进入股薄核和楔核，经内侧丘系投射到丘脑。这些纤维通过臂旁核扩散到边缘叶，即岛叶皮质。迷走神经系统代表连接胃肠道和孤束核以及从孤束核到下丘脑和新皮质的主要神经通路。迷走神经系统不直接与肠腔内容物相互作用，尽管通过肠上皮中肠内分泌细胞改变的代谢物间接相关。迷走神经突触传入和肠道内的肠内分泌细胞之间有着复杂的关系，这可能将营养信息导向大脑，由谷氨酸能神经传递介导。迷走神经系统纤维富含5-HT3、Toll样受体4（TLR4）和游离脂肪酸受体（FFAR）等受体，其最终投射结束于大脑。

在胃肠道中，各种各样的神经递质、神经调节剂和激素发挥着不同的作用。乙酰胆碱（ACh）通过毒蕈碱受体直接刺激肠平滑肌收缩。P物质、神经激肽A和神经激肽B是速激肽的神经调节剂，P物质对神经传递的作用发生在非肾上腺素/非胆碱能系统（NANC）中，后者直接参与对疼痛刺激的感知。血管活性肠肽（VIP）诱导血管舒张，调节肠粘膜粘蛋白分泌和杯状细胞增殖。此外，它还参与肠平滑肌的松弛，调节免疫系统淋巴细胞成分的功能。胆囊收缩素是胃肠道通过迷走神经系统的传入成分反馈到中枢神经系统的主要介质。组胺和5-羟色胺调节多种肠道细胞的功能，包括神经元、表皮细胞、肌肉细胞和免疫系统。生长抑素是一种调节肠细胞生长的物质，抑制胃泌素、胰岛素、胰高血糖素和细胞因子的分泌。

肠神经系统回路

肠神经系统的神经元之间使用与中枢神经系统相同的“语言”进行交流。从功能的角度来看，肠神经系统中的反射可分为两大类：（1）轴突反射，即一根细的传入神经纤维与中枢神经系统相连（通常被有害的粘膜刺激激活），传入纤维与效应细胞（即上皮、血管、，（2）壁内反射，即仅限于胃肠道壁内神经元的反射。在后者中，有害的腔内刺激（如细菌毒素）可激活内分泌粘膜细胞产生肽，肽到达粘膜下层神经丛的神经末梢，进而刺激肌间神经丛，肌间神经丛对节后纤维和最终效应器（如上皮细胞、血管、，和肌肉）。