肠道微生物群在调节大脑活动和认知功能方面很重要，其通过微生物群-肠-脑轴介导代谢、外周免疫和中枢神经系统，并互相作用和通信。然而，目前尚不清楚肠道微生物组和大脑中的神经元如何相互作用，或者这些相互作用如何影响正常的大脑功能和认知。来自中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所的陈宇博士团队在 Nutrients 期刊发表综述，总结了肠道微生物群调节神经递质的产生、运输和功能的机制；并讨论了微生物群失调如何影响认知功能，尤其是在神经退行性疾病，如阿尔茨海默病 (AD) 和帕金森病 (PD) 中。

01 研究背景

肠道是人体最大的微生态系统，在健康状态下，肠道菌群处于非常微妙的平衡状态，但内部或外部因素的变化，破坏这种微生态平衡，可导致紊乱或疾病。因此肠道菌群失衡出现在各种神经系统疾病中，包括阿尔茨海默病等。然而，肠道菌群如何参与神经系统疾病的发病机制仍不清楚。

肠道微生物组和大脑之间的双向交流被称为“肠道-大脑轴”，涉及神经元发育、大脑功能、认知调节和衰老。肠道-大脑轴包括中枢神经、内分泌和免疫系统，是连接肠道和大脑的信息交换网络。它可以双向传递信息。本文就肠道微生物及其代谢产物 (主要是神经递质及其前体) 对认知功能的调节机制以及 AD、PD 等神经退行性疾病的发病机制进行综述 (图1)。

图1. 肠道微生物介导的神经递质合成及其对认知的影响。

02 研究内容

微生物群和神经递质

在漫长的进化过程中，肠道内的微生物与宿主建立了共生关系。肠道菌群也会产生一些神经活性代谢物，如神经递质或其前体，这些代谢物会影响大脑中相关神经递质及其前体的浓度，并可能直接或间接影响大脑的神经元活动和认知功能。

肠道微生物调控的神经递质合成对认知功能的影响

神经递质是一种化学物质，可以通过突触在神经元之间传递信息，可以对神经元产生兴奋或抑制作用。本节重点讨论肠道菌群调控神经递质及其前体合成的机制，以及肠道内分泌细胞在微生物介导下合成和分泌神经递质的机制。包含肠道菌群调节神经递质 (谷氨酸、伽马氨基丁酸、乙酰胆碱、多巴胺、跟踪胺、血清素、去甲肾上腺素) 的合成与功能，以及肠道菌群对神经递质合成的调节机制。本部分也总结了肠道神经递质/前体转运与认知的循环途径和神经递质的局部调节及其对认知的影响。此外，神经系统疾病中的肠道菌群和神经递质之间的联系也被提及， 如阿尔茨海默病、焦虑和抑郁障碍等。作者并指出肠道菌群在未来可作为神经系统疾病的治疗靶点。

03 文章展望

基于以上研究，作者认为越来越多的证据表明：肠道菌群通过肠道-大脑轴之间在神经系统疾病的发病中起着重要作用。鉴于脑疾病的微生物疗法的发展，未来的神经药物设计将重点依赖于神经递质的调节和负责其生物合成的肠道菌群。此外，与疾病相关细菌类群的粪便菌群移植对一些神经系统疾病如自闭症谱系障碍和精神分裂症具有潜在的治疗价值。

原文出自 Nutrients 期刊

Yijing Chen et al. Regulation of Neurotransmitters by the Gut Microbiota and Effects on Cognition in Neurological Disorders. Nutrients2021, 13(6), 2099.

Nutrients 期刊介绍

主编：Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain；

Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA

主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。

2021 Impact Factor：6.706

2021 CiteScore：7.9

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