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谷禾健康
人的脑部大约有860亿个神经元和数万亿个突触连接，由250-300亿的神经胶质细胞支持，消耗基础氧气中约20%的比例来维持ATP驱动的活动。
与其他器官相比，大脑及其神经组织由于其高代谢率和能量活动而产生大量的 ROS（活性氧）。与此同时，与其他组织相比，大脑的抗氧化防御系统较弱，因此容易出现氧化还原稳态紊乱。
氧化应激是指由于 ROS 水平高于抗氧化剂水平而导致细胞内氧化还原信号通路中断。这种不平衡状态会产生有害影响，是许多神经系统疾病的主要原因。当大脑缺氧时，每分钟有大约190万个神经元和1400万个突触会开始丧失。
人们最初认为神经退行性疾病 (NDD) 是由神经系统缺陷引起的，而忽略了肠道和大脑之间的通讯涉及神经、代谢、内分泌和免疫途径。
大量研究观察到，肠道微生物组在通过其自身代谢产物或产生次生代谢产物减轻氧化应激、炎症和能量代谢方面发挥了不可忽视的作用，而通过使用具有抗氧化和抗炎活性的益生菌来调节肠道微生物组种群已显示出有希望的神经恢复能力。据报道从德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)亚种Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus B3和 Lactobacillus plantarum GD2中分离出的胞外多糖可保护 SH-SY5Y 细胞免受 Aβ(1–42) 诱导的细胞凋亡，这表明它们有望成为药物治疗阿尔茨海默病 (AD)的有前途的天然化学成分。
doi: 10.1016/j.jare.2021.09.005
肠道微生物分子，如神经递质、氨基酸、短链脂肪酸 (SCFA)、淀粉样蛋白、脂多糖 (LPS) 和微生物相关分子模式 (MAMP)，通过循环与宿主免疫系统相互作用，影响宿主的代谢和神经系统，并通过肠道神经系统直接激活迷走神经影响大脑。压力等情况会导致下丘脑神经元分泌促肾上腺皮质激素(CRH)，触发肾上腺皮质激素释放激素(ACTH) 的释放，随后激活皮质醇的释放，影响肠道屏障完整性，进而影响肠道健康。
当肠道菌群失调时，抗炎分子（如SCFAs、H2）的含量减少，而促炎分子（LPS、淀粉样蛋白）的含量增加，同时有益菌种数目减少，致病菌增加。这导致肠道和血脑屏障通透性增加，随之增加外周免疫反应，进而在中枢神经系统（CNS）中增加氧化应激。在神经元的细胞器（如线粒体、内质网（ER）和过氧化物体）中观察到反应性氧化物种（ROS）的产生增加，同时伴随神经毒素的聚集，导致神经退行性变化。
近期的研究提出了肠道微生物群与大脑之间的两个最重要的联系：
所以本文想和大家一起深入了解相关方面研究成果和进展，重点关注涉及神经退化的肠道微生物群介导的氧化应激，以及显示肠道微生物群及其代谢物参与神经保护的研究。
神经退行性疾病（NDD）是一类涉及神经元退化和功能损害的疾病，通常会导致神经细胞的死亡或损伤，进而引起神经系统功能障碍。随着时间的推移逐渐恶化，影响患者的日常生活和活动能力，目前的发病人群越来越大。
阿尔茨海默病：一种进行性痴呆疾病，主要表现为记忆丧失、认知功能下降和行为变化。
帕金森病：一种影响运动控制的疾病，其中运动功能受损，如震颤、肌肉僵硬和运动迟缓。
亨廷顿病（Huntington’s Disease）：一种遗传性疾病，表现为神经元的逐渐死亡，导致运动障碍、认知功能下降和精神障碍。
路易体痴呆症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）：一种肌萎缩性疾病，导致运动神经元受损，最终导致肌肉无力和萎缩。
多发性硬化：这是一种影响中枢神经系统的慢性疾病，导致神经纤维的髓鞘损伤，影响神经信号的传递。
中风与脑损伤：中风是一种急性神经退行性疾病，由于脑部血流中断导致脑组织损伤。脑损伤也可以是慢性的，随着时间的推移导致神经细胞的损伤。
肠道的“第二大脑”：肠神经系统 (ENS)
肠道不仅仅是消化食物的地方，它还有一个聪明的“大脑”——肠神经系统 (ENS)。它在胃肠道 (GI) 和中枢神经系统 (CNS) 之间架起了一座沟通的桥梁。
肠道神经元通过迷走神经、内分泌和免疫途径与中枢神经系统进行对话，确保我们的肠道健康有序。
肠道微生物群：调节通讯的关键
上面说的“肠神经系统”并不是独自工作的，它有一个重要的合作伙伴——肠道微生物群。这些微生物不仅数量庞大，其代谢能力甚至可以与我们的肝脏相媲美。它们是调节肠道与大脑之间通讯的幕后英雄。
肠道微生物群的多重角色
该领域的持续研究表明，肠道微生物群不仅参与免疫系统的建设和代谢调节，还在我们身体各种器官的发育中扮演着重要角色。
饮食、药物等各种环境因素以及年龄和遗传等宿主因素，不仅会改变肠道菌群的组成，还会造成它们的信号活性发生变化，进而影响我们的健康。
IgA：肠道菌群的守护者
免疫球蛋白A (IgA) 是粘膜表面分泌的最丰富的抗体，她不仅能够包裹病原体以防止其侵入，还能包裹肠道中的共生菌，从而共同抵抗病原菌，维持着肠道菌群的稳定。
连蛋白：肠道屏障的调控者
肠道菌群还会影响连蛋白(zonulin)，而连蛋白是调节肠道和血管内皮 (血脑屏障) 紧密连接所必需的。肠道菌群的变化直接影响连蛋白通路，我们常听说的“肠漏”就与此相关。
肠道菌群与情绪
肠道菌群还能影响我们的肠道蠕动，甚至与我们的内分泌系统有关。例如，压力和抑郁可能与皮质醇水平的升高有关，而这种激素的变化又与肠道菌群的平衡有关。
简而言之，肠道菌群通过感知和调节大量化学信号，直接影响我们的身心健康。
肠道细菌与神经系统的联系：从被忽视到被认可
肠道细菌与神经系统疾病之间的关系首次在20世纪提出，现在已被众多研究人员认可。
最初，人们认为神经退行性疾病（NDDs）仅由神经系统内部的缺陷引起，但现代研究揭示了一个事实：肠道微生物能产生和改变各种免疫、代谢和神经化学因子，它们实际上在调控我们的大脑健康方面发挥着关键作用。
肠道菌群：参与神经退行性疾病的双重角色
——失调带来的破坏
神经退行性疾病主要由氧化损伤、活性氧 (ROS) 生成增加、神经炎症和能量代谢紊乱引起，这些病理过程不仅侵袭大脑，也影响肠道微生物群的平衡。
肠道微生物组成会随着身体新陈代谢从健康状态到患病状态的变化而改变。这表明肠道菌群与宿主和环境之间存在交集，且与各种神经和心理疾病存在关联。
肠道菌群失调和神经炎症是各种神经系统疾病病理生理学中一致的因素。在本文中，我们重点展示了肠道微生物群介导的氧化应激在神经退行性疾病中的作用，包括 ROS 产生机制的解释、大脑更容易受到氧化应激的原因以及肠道微生物代谢物如何影响氧化应激引起的大脑损伤，重点关注阿尔茨海默病、帕金森病、创伤性脑损伤。
——保护作用
虽然说肠道菌群在神经退行性疾病的病理学中发挥着作用，但肠道菌群也具有保护大脑免受损伤的潜力，一些细菌能够释放代谢物，这些代谢物转化自膳食纤维、多酚或宿主分子，如胆汁酸、类固醇激素等。此外，通过益生元调节肠道菌群的组成，可以增强神经恢复力。
益生菌的神经保护作用：实验室到临床的探索
肠道菌群的神经保护作用在最近的研究中已得到充分证实，从发酵食品中分离的 Lactobacillus buchneri KU200793菌株表现出较高的抗氧化活性，并且能够保护 SH-SY5Y 细胞免受有害物质 1-甲基-4-苯基吡啶 (MPP + ) 的侵害，表明其具有益生菌和神经保护作用。
同样，从德氏乳杆菌亚种Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricusB3和 Lactobacillus plantarum GD2 中分离出的胞外多糖，展现出保护神经细胞免受阿尔茨海默相关毒性的能力。
热灭活的Rumnicoccus albus菌株在细胞和小鼠模型中显示出降低ROS水平和提高抗氧化酶（SOD和GSH）水平的能力。此外，植物乳杆菌MTCC1325在动物模型中显示出抗阿尔茨海默病的潜力，预防记忆缺陷。
总之，这些研究反映了肠道微生物群的良好作用、它们的抗氧化作用以及随后的神经保护作用。
氧化应激的微妙平衡
氧化应激是一种生物学现象，当细胞内的活性氧（ROS）水平超过抗氧化剂的防御能力时，就会发生。这种失衡可能会导致细胞内的氧化还原信号通路中断，进而引发一系列有害的生物效应，成为众多神经系统疾病的潜在推手。
ROS是怎么产生的？
有氧代谢中涉及的每个化学反应都会形成不稳定且短暂的反应性中间产物，即 ROS。
注：生物分子氧 (O2) 具有两个不成对电子，不能被完全还原，因此其不完全还原会形成高度亲电且短寿命的 ROS，如：H2O2、超氧化物阴离子、一氧化氮、过氧亚硝酸根阴离子、羟基、过氧化物自由基等。
ROS要么在正常细胞过程中通过ROS生成酶作为中间体产生，要么在药物、毒素和辐射等外源性因素存在下产生。
神经组织更容易产生ROS
与其他器官相比，神经组织因其高代谢率而更容易产生ROS。
线粒体，作为细胞的能量工厂，同时也是ROS生成的主要场所。在ATP生成的过程中，线粒体可能会产生超氧化物，这些超氧化物随后被转化为H2O2和O2。O2的量越多，超氧化物的形成越多，这进一步导致更多的 ROS，如 H2O2和羟基自由基等。
线粒体与神经元活动的紧密联系
线粒体 ROS 的产生与神经元活动密切相关。强烈的突触传递不仅能促进超氧化物的产生，而且这种产生还受到细胞内钙（Ca2+）水平的调节，线粒体 ROS 产生的增加也与线粒体膜电位的增加有关。
单胺氧化酶（MAO）与神经健康
线粒体外膜上有一种酶，叫单胺氧化酶（MAO），它在神经细胞的发育和功能中起着关键作用。MAO通过催化单胺的氧化脱氨，产生H2O2作为副产物，这在神经退行性疾病中可能起到重要作用。
注：MAO-A 主要存在于儿茶酚胺能神经元中，参与去甲肾上腺素和血清素的氧化，而 MAO-B 则特别表达于血清素能神经元和神经胶质细胞中，并氧化 β-苯乙胺。
一氧化氮合酶(NOS)：神经信号与氧化应激的交汇点
一氧化氮合酶（NOS）是神经元中产生ROS的酶，也是脑内ROS的来源之一。它通过催化L-精氨酸的氧化，产生一氧化氮（NO），NO在调节突触传递和干扰氧化还原稳态中起着双重作用。
NADPH氧化酶(NOX)：神经元活动的响应者
NADPH氧化酶（NOX）是另一种在神经组织中产生ROS的酶，也是脑内ROS的来源之一，在脑皮质和海马区域丰富。它在神经元活动中的作用表明，NOX可能参与了多种中枢神经系统疾病的进展，包括AD、PD、肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 和亨廷顿氏病 (HD)等。
注：Ca2+是 NOX 的主要激活剂，导致酶复合物在神经元中定位于突触后，从而表明NOX 参与神经元活动。已报道 7 种 NOX 的同源物，即 NOX (1-5)、双氧化酶 DUOX (1 和 2)，它们的大小和结构域不同，但主要参与 ROS 的生成。
先前的报道还揭示了线粒体 ROS 和 NOX-ROS 之间的协同关系，从而支持彼此的 ROS 生成。
因此，开发异构体选择性 NOX 抑制剂可能是治疗急性和慢性中枢神经系统疾病的一种有前途的治疗方法。
其他产ROS的酶
在细胞质中，非血红素铁酶（如脂氧合酶）在分子O2存在下催化花生四烯酸的过氧化，并产生超氧化物和羟基自由基。
细胞质中的许多其他酶，如黄嘌呤氧化酶、细胞色素 P450 单加氧酶、环氧酶、D-氨基氧化酶也是重要的ROS 产生者。
氧化应激通过介导脂质过氧化、蛋白质氧化和核酸损伤三种主要反应导致细胞损伤。
事实上，氧化应激是衰老过程中正常生理过程的一部分，但已知它与大脑慢性疾病有关，如阿尔茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD)、HD、缺血性中风、抑郁症和硬化症。此外，它在生活方式相关的代谢紊乱中也起着重要作用，如 2 型糖尿病 (T2D)、非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、肥胖、心血管疾病和癌症。
Tips：生理状态下正常浓度ROS在脑中的作用
虽然高浓度的ROS是有害的，会导致生物分子损伤，从而引起多种细胞功能障碍，但在安全稳定的水平上，ROS其实是细胞生理功能中不可或缺的助手。
详情展开如下：
免疫反应的哨兵
在正常生理条件下，细胞外的ROS是先天免疫系统的得力助手，它们能够引发免疫反应，帮助身体抵御外来的感染。
细胞信号的激活者
细胞内产生的ROS也是信号通路的激活者，它们参与刺激细胞凋亡和增强细胞对氧化应激的防御能力。
NF-κB的触发器
ROS在激活核转录因子NF-κB方面扮演着重要角色，这一过程会引发炎症反应，进而可能引发氧化应激。
病原体的克星
次氯酸（HOCl）这样的自由基，由髓过氧化物酶在溶酶体中作用产生，是一种对抗病原体的强大氧化剂。
中枢神经系统的调控者
对于中枢神经系统，生理条件下许多反应产生的副产物ROS，不仅是细胞内信号转导途径的调节者，还参与调控细胞的增殖、分化和成熟。
促进神经发生
研究表明，ROS的产生和氧化还原平衡有助于前体神经元祖细胞向神经元的分化，以及轴突的形成，促进神经元在其微环境中的扩增。
影响信号级联
氧化还原信号，包括ROS，能够调节多种转录因子和信号分子的功能，影响神经发生的信号级联。
神经元兴奋性的调节者
ROS，如H2O2，能通过增强细胞内钙(Ca2+)信号来调节皮质神经元的兴奋性。
影响神经系统信号级联
氧化还原信号（ROS和氧化状态）还调节转录因子（如NF-κB）、活化T细胞的核因子和活化蛋白1（AP-1）以及酪氨酸磷酸化蛋白PKC的氧化还原状态的功能。
研究人员观察到 H2O2可增加皮质神经元和 PC12 细胞中 ERK 和 cAMP 反应元件结合蛋白 (CREB) 的磷酸化。
参与学习和记忆
ROS 在大脑的不同部位（如海马、大脑皮层、下丘脑、杏仁核和脊髓）充当第二信使，海马中的长期增强（LTP）被证实是必不可少的，而海马与哺乳动物的学习和记忆有关，因此表明 ROS 参与了突触增强。
参与疼痛调节
ROS还通过参与增加杏仁核中央核的兴奋性来影响疼痛相关行为，杏仁核是大脑中负责疼痛调节情绪方面的区域。同样，在脊髓中，与神经性疼痛和炎症疼痛相关的神经可塑性过程也受 ROS 作为信号分子的控制。
ROS在细胞生理中的作用是复杂而精细的。它们既是细胞健康的守护者，也是潜在的挑战者。了解ROS如何在不同生理条件下发挥作用，对于我们理解健康和疾病的机制至关重要。
（为何大脑更容易积累过量ROS，清除机制vs产生机制）
我们将从以下方面来阐述大脑易受氧化应激影响的因素：
Ca2+在神经细胞中的作用：在神经细胞中，动作电位引起的Ca2+瞬变对于维持神经元之间的连接强度（即双向突触可塑性）至关重要。
Ca2+稳态失调的影响：当细胞膜上的Ca2+通道功能受损，导致Ca2+流入过多时，细胞内的游离Ca2+浓度会异常增加。
激活有害酶类：这种高浓度的Ca2+会激活一些有害的酶，如神经一氧化氮合酶（NOS）、磷脂酶A2和钙蛋白，这些酶的活性增加可能导致细胞骨架的破坏。
NO的产生及其影响：NOS的激活会产生一氧化氮（NO），NO是一种信号分子，但高浓度时会对细胞产生负面影响。NO会与线粒体内的细胞色素C氧化酶结合，抑制线粒体的呼吸作用，影响能量产生。
形成有害物质：NO还可以与超氧阴离子（O2.– ）反应生成过氧亚硝酸盐（ONOO–），这是一种强氧化剂，可以对细胞造成进一步的损害。
线粒体功能障碍：线粒体内的Ca2+超载会导致线粒体通透性转换孔（MPTP）开放，使得Ca2+和H2O2流出，这可能导致细胞坏死。
大脑易受氧化应激：由于上述过程，Ca2+的稳态失调会使大脑细胞更容易受到氧化应激的影响，氧化应激是指细胞内氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡，可能导致细胞损伤。
谷氨酸的兴奋性作用：谷氨酸是一种主要的兴奋性神经递质，它在神经元之间的信号传递中起着关键作用。然而，当谷氨酸在细胞外环境中大量积累时，它可能导致神经细胞的损伤甚至死亡。
谷氨酸的毒性作用：谷氨酸的过量积累可以激活神经元上的谷氨酸受体，尤其是AMPA和NMDA受体。这些受体的激活会导致细胞内Ca2+和Na+的持续流入，引发所谓的“兴奋性毒性”。
注：AMPA和NMDA是两种类型的谷氨酸受体，它们在神经元之间的信号传递中起着关键作用。这些受体是离子通道受体，意味着它们不仅能够结合神经递质谷氨酸，还能够控制特定离子的流动，从而影响神经细胞的电活动。
AMPA受体：AMPA受体（α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体）是快速兴奋性突触后电流的主要介质。当谷氨酸结合到AMPA受体时，受体通道打开，允许Na+和K+离子通过，导致突触后膜的去极化，这是神经信号传递的一个重要步骤。AMPA受体的激活通常与快速的、短暂的信号传递相关。
NMDA受体：NMDA受体（N-甲基-D-天冬氨酸受体）是另一种类型的谷氨酸受体，它们在学习和记忆中起着重要作用。NMDA受体通道的开放需要谷氨酸的结合以及突触后膜的去极化（通常由AMPA受体的激活引起）。NMDA受体通道开放时，允许Ca2+和Na+离子进入细胞，同时也允许K+离子流出。Ca2+的流入可以激活多种细胞内信号途径，包括那些涉及长期增强（LTP）和长期抑制（LTD）的途径，这些都是学习和记忆的关键机制。
这两种受体在神经传递中的协同作用对于正常的脑功能至关重要，包括感知、运动控制、学习和记忆。然而，当这些受体过度激活时，它们也可能参与神经退行性疾病和神经损伤的过程，如兴奋性毒性。
反应性物质的形成：细胞内Ca2+的增加可以激活NOS，产生一氧化氮（NO），NO与超氧阴离子（O2–）反应生成过氧亚硝酸盐（ONOO–）。ONOO–是一种强氧化剂，可以对细胞造成损害。
谷氨酸合成酶的抑制：ONOO–等反应性物质可以使谷氨酸合成酶失活，这种酶负责将谷氨酸转化为谷氨酰胺，从而抑制了谷氨酸的代谢。
谷氨酸与半胱氨酸的交换受阻：谷氨酸还可以通过Xc-载体抑制细胞内谷氨酸与半胱氨酸的交换。半胱氨酸是合成谷胱甘肽（GSH）的关键成分。
主编解读：在细胞内，氨基酸不仅是蛋白质的构建块，还参与多种生物化学反应。谷氨酸（Glutamate）和半胱氨酸（Cysteine）是两种重要的氨基酸，它们在细胞内的水平受到严格调控。
谷氨酸与半胱氨酸的交换通常通过特定的转运蛋白（载体）进行，这些转运蛋白位于细胞膜上，负责将氨基酸从细胞外环境转运到细胞内。这种交换是双向的，意味着谷氨酸可以从细胞内转运到细胞外，同时半胱氨酸可以从细胞外转运到细胞内。
半胱氨酸是合成谷胱甘肽（Glutathione, GSH）的关键前体。谷胱甘肽是一种重要的抗氧化剂，对于保护细胞免受氧化应激的损害至关重要。因此，半胱氨酸的供应对于维持细胞内GSH的水平和细胞的抗氧化能力非常重要。
当谷氨酸与半胱氨酸的交换受阻时，意味着这种双向转运过程受到了干扰。这可能是由于转运蛋白的功能障碍、细胞外谷氨酸水平的异常升高（如在兴奋性毒性情况下），或者其他因素导致的细胞膜通透性的改变。
这种交换受阻可能导致细胞内半胱氨酸的供应不足，进而影响GSH的合成。GSH的减少会使细胞更容易受到氧化应激的影响，可能导致细胞损伤或死亡。在某些情况下，这种交换受阻还可能与特定的疾病状态或病理过程相关。
谷胱甘肽的耗竭与铁死亡：由于谷氨酸与半胱氨酸的交换受阻，导致细胞内GSH的耗竭。GSH的减少会使细胞更容易受到氧化应激的影响，并可能导致一种称为“铁死亡”的细胞死亡形式，这是一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的细胞死亡。
总结来说，谷氨酸的过量积累通过激活神经元上的受体，导致细胞内Ca2+和Na+的持续流入，进而引发一系列的生物化学反应，包括反应性物质的形成、谷氨酸代谢的抑制、GSH的耗竭，最终可能导致神经元的损伤和死亡。这些过程表明，谷氨酸的稳态对于维持神经细胞的健康至关重要。
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过渡金属离子，如铁（Fe2+）和铜（Cu+），在大脑中扮演着多重角色。它们不仅是许多酶的辅因子，参与能量代谢、抗氧化防御和神经递质的合成等多种生物化学过程，而且还与神经退行性疾病和脑损伤有关。
酶的辅因子：Fe2+和Cu+等过渡金属离子是许多酶的必要组成部分，这些酶参与细胞内的各种代谢过程。例如，铁是细胞色素c氧化酶和铁硫蛋白的组成部分，而铜是细胞色素c氧化酶和超氧化物歧化酶的组成部分。
自由基反应的催化剂：在某些情况下，过渡金属离子可以催化自由基反应，这些反应可以产生有害的氧化剂，如羟自由基（·OH）。自由基是不稳定的分子，它们可以损害细胞结构，包括脂质、蛋白质和DNA。
铁的持久存在：大脑中的铁主要以Fe2+的形式存在，它在脑脊液中的结合能力较低，这意味着铁离子可以在脑脊液中相对自由地移动，并且可能积累在某些区域。铁的积累与氧化应激和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）有关。
脑损伤的应激因素：在脑损伤或疾病状态下，细胞可能会释放更多的过渡金属离子。这些离子在细胞外环境中可能催化自由基的产生，导致进一步的细胞损伤。
总结来说，过渡金属离子在大脑中的正常功能对于维持神经细胞的健康至关重要。然而，当这些离子在细胞外环境中过度积累或以不适当的形式存在时，它们可能成为氧化应激和细胞损伤的催化剂。因此，维持大脑中过渡金属离子的稳态对于预防神经退行性疾病和脑损伤具有重要意义。
神经递质的自动氧化：多巴胺、5-羟色胺和去甲肾上腺素等神经递质在有氧条件下可以发生自动氧化反应。这些反应涉及神经递质与氧气之间的化学反应，产生活性氧（ROS），如超氧阴离子（O2–）和羟自由基（·OH）。
多巴胺的自动氧化过程：多巴胺与氧气反应首先生成半醌（一种不稳定的中间产物）和超氧阴离子（O2–）。半醌可以进一步与氧气反应生成醌。醌是一种氧化产物，它可以被氧气重新氧化为醌醇和过氧化氢（H2O2）。
线粒体和溶酶体功能障碍：ROS的积累可以导致线粒体和溶酶体的功能障碍。线粒体是细胞的能量工厂，而溶酶体是细胞的“消化系统”，负责分解和回收细胞内的废物。这些细胞器的功能障碍可能导致细胞能量代谢的紊乱和细胞内废物的积累。
总结来说，神经递质的自动氧化是一个产生ROS的过程，这些ROS可以对细胞造成损害，特别是通过损害线粒体和溶酶体的功能。这种损害可能与多种神经退行性疾病有关，包括帕金森病和阿尔茨海默病。因此，控制神经递质的自动氧化和ROS的产生对于维持神经细胞的健康至关重要。
大脑对葡萄糖的依赖：大脑是身体中对葡萄糖依赖性最高的器官之一。葡萄糖不仅是大脑的主要能量来源，还参与多种代谢途径和信号传导过程。
糖醇磷酸途径：糖醇磷酸途径（Glycolysis）是葡萄糖分解代谢的第一步，产生能量和中间代谢产物。磷酸果糖激酶（Phosphofructokinase, PFK）是糖醇磷酸途径中的一个关键酶，它控制着糖酵解的速率。
神经元降解磷酸果糖激酶：在某些情况下，神经元可能会降解磷酸果糖激酶，这可能导致糖酵解速率的降低。糖酵解速率的降低意味着葡萄糖的利用效率下降。
蛋白质糖基化和AGE的形成：糖酵解速率的降低可能导致葡萄糖在细胞内的积累。过量的葡萄糖可以非酶促地与蛋白质发生反应，形成糖基化产物，最终生成高级糖基化终产物（Advanced Glycation End Products, AGE）。
AGE的损害作用：AGE可以与细胞内的AGE受体结合，引发炎症反应和氧化应激。这种氧化应激可以损害蛋白质和线粒体的功能。线粒体是细胞的能量工厂，其功能障碍可能导致细胞能量代谢的紊乱。
炎症性氧化应激：AGE诱导的炎症性氧化应激可能导致细胞内氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡，进一步加剧细胞损伤。
Tips：以上总结就是葡萄糖诱导的氧化应激涉及糖酵解速率的降低、蛋白质糖基化和AGE的形成，以及由此引发的炎症性氧化应激。这些过程可能导致蛋白质和线粒体功能的损害，从而影响神经细胞的健康。因此，维持适当的糖酵解速率和控制AGE的形成对于预防神经退行性疾病和脑损伤具有重要意义。
大脑中的多不饱和脂肪酸：大脑富含多不饱和脂肪酸，特别是二十碳五烯酸（Docosahexaenoic Acid, DHA）。DHA是构成神经细胞膜的重要成分，对于维持神经细胞的结构和功能至关重要。
氧化应激的影响：多不饱和脂肪酸由于其化学结构中的多个双键，容易受到氧化应激的影响。氧化应激可以引发脂质过氧化反应，导致脂肪酸的氧化和损伤。
脂质过氧化和信号传导：脂质过氧化产物可以参与脑部的信号传导过程。然而，这些过氧化产物也可能对神经细胞产生负面影响，包括细胞膜的损伤和细胞功能的紊乱。
4-羟基壬酸醛的神经毒性：脂质过氧化产物之一，4-羟基壬酸醛（4-Hydroxynonenal, 4-HNE），可以通过提高细胞内Ca2+水平使谷氨酸转运体失活，从而具有神经毒性。谷氨酸转运体的失活可能导致谷氨酸的积累，引发兴奋性毒性。
α-酮戊二酸脱氢酶的失活：脂质过氧化物还可以使α-酮戊二酸脱氢酶（α-Ketoglutarate Dehydrogenase）失活，这是一种参与三羧酸循环（TCA循环）的酶。该酶的失活可能导致能量代谢的紊乱。
血管收缩作用和蛋白酶体的破坏：脂质过氧化物具有血管收缩作用，可能导致脑血流的减少。此外，它们还可以破坏蛋白酶体，这是一种负责蛋白质降解的细胞器，其功能障碍可能导致细胞内废物的积累。
脂质过氧化物在多种神经退行性疾病，如阿尔茨海默病中起着持续的作用。这些疾病的特点是神经细胞的进行性损伤和死亡。
大脑中多不饱和脂肪酸的易感性使得神经细胞更容易受到氧化应激的影响。脂质过氧化产物如4-HNE可以通过多种机制对神经细胞产生负面影响，包括神经毒性、能量代谢的紊乱、血管收缩和蛋白酶体的破坏。这些过程可能与神经退行性疾病的病理机制有关。
微胶质细胞的角色：微胶质细胞（Microglia）是大脑和脊髓中的常驻免疫细胞，它们在维持大脑的正常功能和发育中起着关键作用。微胶质细胞参与多种生理过程，包括神经保护、突触修剪、炎症反应和组织修复。
吞噬活动和反应性物质的产生：在正常的吞噬活动中，微胶质细胞可以清除死亡的细胞碎片和外来的病原体。在这个过程中，微胶质细胞产生超氧阴离子（O2–）和其他反应性物质，这些物质在清除病原体和受损细胞中起着重要作用。
NOX-2酶的作用：NOX-2（NADPH氧化酶2）是一种酶，它在微胶质细胞中产生O2–。NOX-2的激活可以增加O2–的产生，这是微胶质细胞应对损伤和感染的一种防御机制。
氧气生物可用性与微胶质细胞活性：微胶质细胞的活性取决于总的氧气生物可用性。在损伤或疾病状态下，微胶质细胞可能通过消耗更多的氧气来产生更多的O2–，这可能导致局部氧浓度的降低。
反应性物质与突触损伤：H2O2和NO等反应性物质在损伤部位吸引微胶质细胞，这些物质可以引发局部炎症反应。炎症反应可能导致突触的损伤，这是神经退行性疾病中的一个关键过程。
神经退行性的推动：微胶质细胞的过度激活和炎症反应可能推动神经退行性过程。在某些情况下，微胶质细胞的持续激活可能导致神经细胞的损伤和死亡，这是多种神经退行性疾病的共同特征。
一句话总结就是微胶质细胞在大脑中扮演着多重角色，包括免疫防御、吞噬活动和炎症反应。然而，微胶质细胞的过度激活和炎症反应可能导致神经细胞的损伤和神经退行性疾病的进展。因此，平衡微胶质细胞的活性对于维持大脑健康和预防神经退行性疾病至关重要。
大脑抗氧化防御系统的脆弱性：大脑是一个高代谢活跃的器官，对氧气的需求很高，因此容易受到氧化应激的影响。与其他组织相比，大脑的抗氧化防御系统相对较弱，这使得大脑更容易出现氧化还原稳态的紊乱。
过氧化氢酶的含量：过氧化氢酶（Catalase）是一种重要的抗氧化酶，它能够分解过氧化氢（H2O2）为水和氧气。神经元中的过氧化氢酶含量比肝细胞中的低得多，这可能是因为神经元对H2O2的处理能力较弱。
过氧化物酶体的限制：过氧化氢酶主要存在于过氧化物酶体中，这是一种细胞器，专门负责处理过氧化氢和其他有害物质。然而，过氧化物酶体的存在限制了过氧化氢酶的活性，使其无法作用于其他亚细胞区室（如线粒体和细胞质）产生的H2O2。
谷胱甘肽的含量：谷胱甘肽（Glutathione, GSH）是一种重要的细胞内抗氧化剂，它能够清除自由基并参与亲电子物质的代谢。神经元中的GSH含量非常低，这使得它们更容易受到氧化应激的影响，并且难以代谢亲电子物质。
铁死亡的风险：铁死亡是一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的细胞死亡形式。神经元中GSH的低含量可能增加它们发生铁死亡的风险，这是一种与多种神经退行性疾病相关的细胞死亡机制。
总结来说，大脑的抗氧化防御系统相对脆弱，这使得神经元更容易受到氧化应激的影响。过氧化氢酶和谷胱甘肽的低含量限制了神经元处理氧化应激的能力，可能导致氧化还原稳态的紊乱和细胞损伤。
血红蛋白与H2O2的反应：血红蛋白（Hemoglobin）是红细胞中的一种蛋白质，负责携带氧气。当血红蛋白与过量的过氧化氢（H2O2）反应时，它可以释放出铁离子（Fe2+）和血红素（Heme）。这些产物可以参与进一步的化学反应，产生有害的过氧化物。
血红蛋白的氧化：在氧化应激条件下，血红蛋白可以被过氧化氢（H2O2）或其他氧化剂氧化。这种氧化过程可以破坏血红蛋白的结构，导致其携氧能力下降。
铁离子的释放：血红蛋白的氧化可以导致铁离子（Fe2+）从血红蛋白中释放出来。这些游离的铁离子可以参与Fenton反应，即铁离子与H2O2反应生成羟自由基（·OH）。羟自由基是一种强氧化剂，可以对细胞造成广泛损害。
血红素的释放：血红蛋白的氧化还可以导致血红素的释放。血红素是一种铁卟啉化合物，它是血红蛋白的活性部分。血红素可以催化脂质过氧化反应，导致细胞膜的损伤。
脂质过氧化：血红素可以催化不饱和脂肪酸的过氧化反应，生成脂质过氧化物。这些过氧化物可以进一步分解产生更多的自由基，加剧氧化应激。
血管收缩：血红素还可以与一氧化氮（NO）结合，形成复合物。这种复合物可能导致血管收缩，影响脑血流和氧气供应。
因此，控制血红蛋白与H2O2的反应对于预防神经毒性和维持大脑健康具有重要意义。
CYP2E1（Cytochrome P450 2E1）是一种属于细胞色素 P450 酶家族的酶。细胞色素 P450 酶是一组含有血红素（铁卟啉）的酶，它们在许多生物体内参与多种化合物的氧化代谢。CYP2E1 主要存在于肝脏中，但它也在其他组织中表达，包括大脑。
CYP2E1 的主要功能是催化小分子化合物的氧化反应，包括乙醇、某些药物、致癌物和其他外源性物质。这些反应通常涉及将分子中的氢原子移除，并添加一个氧原子，从而使化合物更容易被进一步代谢或排出体外。
CYP2E1 酶的角色：CYP2E1（Cytochrome P450 2E1）是一种存在于肝脏和其他组织中的酶，包括大脑。它参与多种代谢过程，包括小分子（如乙醇、某些药物和致癌物）的氧化代谢。
电子泄漏与氧化应激：CYP2E1 在催化反应时可能会发生电子泄漏，这意味着在代谢过程中，它可能会产生超氧阴离子（O2–）和其他活性氧（ROS）。这些 ROS 是高度反应性的分子，可以导致氧化应激，即细胞内氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡。
大脑中的 CYP2E1：虽然大脑中含有低水平的细胞色素 P450 酶，但 CYP2E1 的存在使得大脑在代谢过程中容易受到氧化应激的影响。大脑中的 CYP2E1 活性可能导致神经细胞的损伤。
饮酒和吸烟的影响：研究表明，CYP2E1 的水平可能会因饮酒和吸烟而增加。这是因为乙醇和其他烟草中的化合物可以诱导 CYP2E1 的表达和活性。CYP2E1 的增加可能导致更多的 ROS 产生，从而加剧氧化应激。
总结来说，DNA 修复酶如 PARP-1 在修复 DNA 损伤中起着关键作用，但它们的过度激活可能导致 NAD+ 的消耗和能量产生的限制，以及可能通过 TRPM2 通道导致细胞内 Ca2+ 浓度的增加，从而导致神经元细胞死亡。
DNA 修复酶的角色：DNA 修复酶是一类酶，它们在细胞内负责修复 DNA 分子的损伤。这些损伤可能由多种因素引起，包括氧化应激、紫外线辐射、化学物质和复制错误。
PARP-1 的功能：聚 ADP 核糖聚合酶 (PARP-1) 是一种重要的 DNA 修复酶。当 DNA 发生单链断裂时，PARP-1 会被激活。它通过裂解烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 并将 ADP 核糖部分转移到核蛋白上，从而启动 DNA 修复过程。
PARP-1 的过度激活：在严重的 DNA 损伤或氧化应激条件下，PARP-1 可能会过度激活。这种过度激活会导致大量的 NAD+ 消耗，因为 NAD+ 是 PARP-1 活性所必需的底物。
因此，平衡 PARP-1 的活性对于维持细胞健康和预防神经退行性疾病具有重要意义。
RNA 的易感性：RNA 是单链分子，不像 DNA 那样有双螺旋结构和组蛋白的保护。因此，RNA 更容易受到氧化应激的影响。氧化应激可以导致 RNA 分子中的核糖和碱基发生氧化损伤。
氧化的 RNA 的影响：氧化的 RNA 可能会阻止核糖体合成蛋白质。核糖体是细胞内的蛋白质合成工厂，它们通过读取 RNA 分子上的遗传信息来合成蛋白质。如果 RNA 被氧化，其结构可能会改变，导致核糖体无法正确读取遗传信息，从而影响蛋白质的合成。
蛋白质合成异常：如果 RNA 的氧化损伤未得到修复，可能会导致合成的蛋白质未折叠或截短。未折叠或截短的蛋白质可能无法正常执行其功能，甚至可能形成有害的蛋白质聚集体，这在多种神经退行性疾病中是一个关键的病理特征。
氧化的 RNA 与氧化还原活性过渡金属（如铁和铜）一起可以催化 Fenton 反应。Fenton 反应是一种产生羟自由基（·OH）的化学反应，羟自由基是一种强氧化剂，可以对细胞造成广泛损害。
此外，超氧化物歧化酶（SOD）是一种重要的抗氧化酶，能够将超如果氧阴离子（O2–）转化为过氧化氢（H2O2）。铜锌超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）的 mRNA 被氧化，可能是肌萎缩侧索硬化症（ALS）的临床前征兆。ALS 是一种神经退行性疾病，其特点是运动神经元的进行性退化和死亡。
注意，尽管神经退行性疾病中氧化的 RNA 在神经退行性疾病中的作用已经引起了关注，但其确切的作用机制和重要性仍需要进一步的研究。
胃肠道 (GI) 包含数万亿共生微生物和约 200-2000左右个物种，它们在维持膜屏障功能方面发挥着重要作用。这些微生物是肠道内的永久居民，参与宿主生物体内分子的不断流动，从而调节各种代谢功能。
人在出生后两年内，宿主胃肠道中的微生物群就会稳定下来，但它们的组成因个体而异，并且会根据年龄、健康、遗传和生活方式等外界因素而改变。胃肠道的腔侧暴露于饮食成分和肠道微生物群，此外，70% 的免疫细胞位于肠道组织，并由连接肠道和大脑的神经元支配，涉及肠道和大脑之间的持续沟通。
肠道微生物群与大脑之间的沟通主要涉及四条途径；
1、神经高速公路——迷走神经
第一种重要模式包括激活迷走神经，迷走神经连接胃肠道的肌肉层和粘膜层与脑干。最近研究显示，肠道病原体和益生菌通过激活迷走神经元改变大脑中的 γ-氨基丁酸 (GABA)、色氨酸、催产素和脑源性神经营养因子 (BDNF) 信号，从而调节宿主的焦虑、进食和抑郁等行为。
2、肠嗜铬细胞释放的血清素影响大脑
直接或间接影响大脑活动的通讯途径涉及通过肠道内壁的肠嗜铬细胞 (EC) 释放的血清素发出信号。一项研究表明，在用益生菌双歧杆菌治疗抑郁症小鼠模型时，其血清素和血清素前体水平会增加，从而改善其抑郁状态。同样，据报道，产芽孢细菌（梭菌属）的代谢物能够刺激 EC 产生血清素。
3、肠道菌群通过小胶质细胞介导对神经系统的调节
肠道菌群在小胶质细胞的发育、成熟和激活中起着至关重要的作用。在一项研究中，据报道，无菌 (GF) 小鼠携带的未成熟小胶质细胞数量比传统小鼠多，而且用双歧杆菌治疗时，可通过转录激活小胶质细胞。在行为和神经退行性疾病 (NDD) 中观察到小胶质细胞功能的变化，表明肠道微生物群通过小胶质细胞介导对 NDD 的影响。肠道微生物群还通过全身免疫系统（即细胞因子和趋化因子）影响神经系统。研究表明，与传统小鼠相比，GF 小鼠的血脑屏障 (BBB) 通透性更大，因此大脑更容易接触微生物产物，进而导致神经病理学状况。
4、肠道菌群传递化学信号
肠道微生物群通过直接向大脑传递化学信号进行交流。例如，肠道细菌发酵膳食纤维会产生短链脂肪酸 (SCFA)，已被证明可以调节中枢神经系统的神经可塑性，还可以改善小鼠的抑郁行为。此外，肠道微生物群如拟杆菌、双歧杆菌、副拟杆菌、大肠杆菌属。能够产生神经递质 GABA，这表明肠道微生物群调节宿主生物体神经递质的浓度。
人体肠道内定植着四种主要的共生菌门，包括厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门。肠道中的共生菌和致病菌都能通过调节线粒体活性来改变细胞的 ROS。
共生菌产生甲酰化肽，这些肽与巨噬细胞和中性粒细胞上的 G 蛋白偶联受体 (GPCR) 结合，从而引发上皮细胞炎症。该过程导致 NOX-1 产生超氧化物，从而增加细胞的 ROS。
肠道乳酸杆菌和双歧杆菌具有将硝酸盐和亚硝酸盐转化为 NO 的能力，使肠道上皮成为 NO 的丰富来源。类似地，链球菌和杆菌利用 NOS 从 L-精氨酸产生 NO。
低浓度NO→保护；高浓度NO→有害
纳摩尔浓度的 NO 具有神经保护作用，是去甲肾上腺素能、非胆碱能肠道神经元的神经递质。而在较高浓度下，它会导致产生活性氧和氮物质 (RONS)（如超氧化物和 H2O2）而引起的有害影响，这进一步形成高活性羟基自由基，使其与神经炎症、轴突变性和神经退行性疾病相关。
肠道细菌产生的有益代谢物（如 SCFA）有助于通过影响线粒体活动来降低 ROS。这个后面章节详细讨论。
MAMPs维持微生物结构功能，影响大脑发育与炎症反应
膜相关分子模式 (MAMP) 维持着所有微生物类别的结构完整性和基本功能，甚至大脑也能检测到。这些是不同的化学基团，包括肽、核苷酸、碳水化合物和脂质。当宿主无法检测到此类分子模式时，它可能伴有急性到慢性炎症，并被发现会改变大脑的发育和功能。这些高度保守的结构基序与先天免疫系统细胞上的模式识别受体 (PRR) 结合，从而诱导线粒体 ROS 的产生和 NF-κB 通路的激活，导致炎症反应，引起神经元应激和细胞死亡。
在最近的一项研究中，据报道，细菌细胞壁成分肽聚糖易位到发育中的大脑，影响基因表达并导致社会行为的改变。同样，革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖被发现会损害小鼠的胎儿大脑发育、急性抑郁和认知障碍。此外，在 PD、自闭症谱系障碍 (ASD) 和突触核蛋白病模型中，急性和慢性暴露于 MAMP 是导致疾病症状的一个因素。
机会性病原体产生的细菌毒素，也对神经系统产生负面影响
发现梭菌属（Clostridium ）产生的致命毒素，如毒素 B、肠毒素和ε 毒素，可降低神经元活力，并通过破坏的 BBB到达大脑，抑制神经递质的释放。
葡萄球菌属（Staphylococcus）和芽孢杆菌属（Bacillus）产生的肠毒素和麦芽孢杆菌素可通过刺激迷走神经引起呕吐和疾病行为。
沙门氏菌和大肠杆菌等致病菌能够降解含硫氨基酸，从而在肠道中产生硫化氢 (H2S) 。H2S水平的升高会引起各种代谢活动的变化，如乳酸增加和ATP生成减少、环氧合酶2 (COX-2)活性抑制、线粒体对O2的消耗减少、促炎细胞因子表达增加，并且已知会刺激高血压和神经炎症。
肠道菌群介导的氧化应激在神经退行性病变中的作用
doi: 10.1016/j.jare.2021.09.005
神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）的病因病理涉及神经细胞内蛋白质错误折叠及其聚集，氧化应激也被认为是其病理因素之一。发现帕金森患者的肠道中肌间神经丛(Auerbach丛)和粘膜下神经丛(Meissner丛)存在α-突触核蛋白的聚集，暗示了肠道菌群在启动肠道α-突触核蛋白聚集中的作用，然后通过跨突触途径向上影响中枢神经系统神经元导致神经退行性变化。
阿尔茨海默病：全球性的健康挑战
阿尔茨海默病 (AD) 是导致痴呆的主要原因，影响着全球超过 5000 万人口，其中老年人群的发病率更高，85 岁以上每 1000 人中约有 80 人患有该病。阿尔茨海默病的无症状病理学在记忆力减退和认知障碍等症状出现前约20年就开始了。
病理变化：蛋白质的异常积累
与阿尔茨海默相关的脑病理变化包括蛋白质淀粉样β蛋白 (Aβ-淀粉样斑块) 的细胞外积累和 tau 蛋白 (tau 缠结) 的细胞内积累。这种异常的蛋白质积累导致小胶质细胞被激活以清除 Aβ 和 tau 蛋白，但随着随后的衰老，会发生慢性炎症，引起神经元细胞死亡，从而导致萎缩。
氧化应激：阿尔茨海默的潜在危险因素
在可能的危险因素中，氧化应激和肠道微生物群的作用引起了科学界的关注，并被认为是神经退行性过程的直接可能后果。
许多研究表明，阿尔茨海默病患者大脑的抗氧化防御系统发生了变化，即超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性和水平降低。同时，氧化应激生物标志物（如丙二醛、4-羟基壬烯醛和F2-异前列腺素、蛋白质羰基、3-硝基酪氨酸、8-羟基脱氧鸟苷）在血液和脑脊液中含量较高，这些物质的浓度与认知障碍和脑重量成正比。
阿尔茨海默症脑内ROS的产生还表现为细胞器功能障碍，如线粒体（细胞色素C氧化酶缺乏）、未折叠蛋白反应 (UPR) 引起的内质网、神经斑块中金属离子的积累以及小胶质细胞的过度活化和随后的NADPH氧化酶的过度表达。
Aβ沉积和氧化应激之间也存在相互关系
即Aβ聚集会诱导氧化应激（也存在于线粒体、内质网和高尔基体等细胞器中），而氧化应激会诱导Aβ积累。甚至，神经元中tau蛋白的聚集会导致NADH-泛醌还原酶活性降低，从而导致ROS生成增加和线粒体功能障碍。
肠道菌群失调→炎症→神经退行性病变
最近的事实和数据显示，阿尔茨海默不仅是局限性脑炎症的结果，也是外周炎症的结果。肠道菌群失调会导致炎症，而炎症会随着年龄的增长而增加，血脑屏障被破坏，免疫系统被激活，随后出现神经退行性病变，另一方面，健康均衡的肠道有助于减少 ROS 产生的有害影响。
共生菌减少，致病菌增加
已发现患有阿尔茨海默的个体体内共生菌如双歧杆菌和厚壁菌数量减少，大肠杆菌、志贺氏菌和拟杆菌数量增加，随后出现炎症和 Aβ 积累增加。
肠道菌群变化与阿尔茨海默病严重程度的关联
同样，在 APP/PS1 小鼠模型中，当用广谱抗生素联合治疗时，Aβ 斑块形成也减少。5xFAD 小鼠阿尔茨海默模型显示微生物群向促炎物种转变，同时氨基酸分解代谢也发生变化，相反，抗生素治疗可逆转这种影响，这表明疾病的严重程度和肠道菌群转化之间可能存在联系。
Toll样受体激活与肠道屏障紊乱
肠道中形成的微生物淀粉样蛋白激活 Toll 样受体 (TLR)，分化簇 14 (CD14) 促进免疫反应，导致被忽视的错误折叠 Aβ 和 Aβ 清除受损，随后细胞因子产生增加，导致肠道和血脑屏障紊乱。此外，研究还表明，阿尔茨海默患者的肠道激素水平下降，相反，肠道微生物代谢物如 H2S 和三甲胺增加。
与年龄有关的肠道微生物多样性下降
研究表明，随着年龄的增长，双歧杆菌属减少，变形菌增加，痴呆症不是由于 SCFA 减少而是由于脂质代谢受到干扰。双歧杆菌在调节胆固醇水平方面发挥着重要作用，直接促进胆固醇通过粪便排出，间接通过增加血清瘦素水平，从而参与维持海马可塑性和记忆功能。
肠道菌群影响神经递质
肠道细菌如乳酸杆菌和双歧杆菌会代谢抑制性神经递质 GABA。一项研究发现，在 APPSwe/PSEN1DeltaE9 双基因 (人类早老素(DeltaE9)和人鼠淀粉样前蛋白(APPswe)融合体阿尔茨海默小鼠模型中，海马突触可塑性发生了改变，其中发现 GABA 生成减少，同时谷氨酸能神经传递增加。虽然有报道显示蓝藻门太高会产生导致认知障碍的神经毒素，但尚未观察到与阿尔茨海默的关系。
淀粉样蛋白的交叉播种机制
另一个可能的连接环节是脑淀粉样蛋白的积累和肠道微生物群，涉及微生物淀粉样蛋白的交叉播种机制，其方式类似于朊病毒的传播，因此形成的不同淀粉样蛋白构象体在其细胞靶标中诱导不同水平的毒性，推测存在阿尔茨海默表型。
口腔菌群与阿尔茨海默
除了肠道微生物群外，还研究了口腔共生菌与阿尔茨海默之间的联系。有趣的是，口腔卫生不良和牙齿脱落会增加阿尔茨海默早期发病的风险。
关于口腔菌群与神经系统疾病的关联，详见：
帕金森病 (PD) 的病理特征是多巴胺能神经元的进行性退化、磷酸化蛋白 α-突触核蛋白的聚集、过量 ROS 产生、线粒体功能障碍和小胶质细胞活化。其症状特征是患者无法控制自主运动（震颤、肌肉僵硬、行走困难和驼背姿势），这是由于大脑的黑质和纹状体区域受损所致。
它是第二常见的神经退行性疾病 (NDD)，影响全球超过 1% 的老年人口。
关于肠道与帕金森病之间的关系的第一份报告出现在1817年詹姆斯·帕金森的一篇关于震颤麻痹的文章中。
注：詹姆斯·帕金森，我们所说的描述帕金森病的这位前辈，全名是“James William Keys Parkinson”。1817年，62岁的James Parkinson发表了论文“An Essay on the Shaking Palsy”，在文中，详细地描述了六例被其称为患有“震颤麻痹”的患者，在论文中他注意到了患者不适，像被无法逃脱的魔鬼所控制。他对这种疾病的描述，很多都被现在的医学观察所承认：不自主震颤的同时还有肌肉乏力，即使在被支撑时也不能缓解；身体前驱，不能刹车，越走越快甚至要小跑起来；感觉和智能几乎不受影响…..
肠道病理与帕金森病的联系
后来的研究支持了这一观点，表明了病理过程是从肠道开始，然后影响大脑。越来越多的证据显示，帕金森病患者常见的特征包括肠道炎症、磷酸化α-突触核的早期积累导致跨过迷走神经的腹背侧运动神经元、便秘问题和肠道通透性增加，这表明了肠道菌群与帕金森病发病机制之间的密切关系。
接受迷走神经切断手术的个体患帕金森病的风险降低，这进一步支持了肠道与PD之间的联系。
氧化应激与神经元损伤
较低水平的谷胱甘肽（GSH）和较高水平的铁和H2O2使黑质致密部 (SNc) 神经元易受氧化应激。而且，该区域的脂质过氧化和多巴胺氧化会导致神经元细胞死亡。研究还表明，线粒体呼吸链功能障碍会导致过量的 ROS 产生。
相关病理与细胞毒性
复合物 1 的抑制剂会对多巴胺神经元产生细胞毒性作用，这一事实也支持了这一观点，患有 α-突触核蛋白、磷酸酶和张力蛋白同源物 (PTEN) 诱导的假定激酶 1 (PINK1) 和 Parkin 病理的患者被检测到患有线粒体功能障碍和氧化应激增加。
异常蛋白聚集与肠道微生物群
与 AD 类似，异常蛋白质 α-突触核蛋白的聚集与氧化应激增加相关，反之亦然。谈到肠道微生物群的作用，一些致病菌会释放毒素，导致肠道和肠神经系统 (ENS)细胞的线粒体功能障碍，从而导致神经退行性。
肠道致病菌及其产物参与发病
帕金森病患者肠道中的致病菌增加及其微生物产物直接参与帕金森病的发病机制。为了支持这一事实，最近有报道称，大肠杆菌会产生一种名为 curli 的淀粉样蛋白，这种蛋白会促进 α-突触核蛋白在肠道和大脑中的聚集，会导致小鼠的运动障碍。
另一方面，当小鼠接受肠道限制性淀粉样蛋白抑制剂治疗时，小鼠的运动功能得到改善，便秘也得到改善，表明肠道与 PD 症状的病因有关。
克罗恩病与帕金森病共病风险高
肠道细菌引起的肠道炎症与 PD 中的进行性神经退行性病变直接相关。虽然 PD 患者的血清代谢谱和肠道成分发生了改变，但研究发现，在严重的 PD 情况下，肠道中的肠杆菌科细菌水平会增强，而抗炎细菌水平却非常低，这也表明它与克罗恩病的肠道炎症具有平行关联。这表明克罗恩病患者患 PD 的风险非常高。
同样，研究发现，在PINK1基因敲除小鼠模型中，柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium）感染会通过诱发肠道炎症加重 PD 症状。
肠道菌群代谢物影响PD药物疗效
除了诱发炎症之外，肠道菌群还会发挥代谢作用，例如，在 PD 患者中，其代谢物 β-葡萄糖醛酸、色氨酸和 SCFA 会发生改变。
肠道菌群的一个显著特性是，它能够通过降低抗 帕金森药物的生物利用度或增加药物失活来降低其疗效，就像在标准左旋多巴治疗中的那样。
H2饱和水对PD症状的改善
在这些研究中，还发现肠道细菌产生H2的减少是导致 PD 的因素之一。
当向患PD大鼠和 MPTP 小鼠模型提供 50% H2饱和水时，发现它能够成功减少黑质中的神经元丢失以及氧化应激标志物，当在人体中进行双盲随机试验时，PD患者的运动评分有所改善。
肠道菌群参与帕金森病的证据
此外，针对这一观点，最近对过表达人类 α-突触核蛋白基因的 GF 小鼠 PD 模型的研究表明，SCFA 水平降低，小胶质细胞活化减少，运动功能改善，这表明肠道菌群直接参与了增强 PD。
当将 PD 患者的肠道菌群移植到无菌α-突触核蛋白过表达的小鼠模型中时，运动症状恶化，表明肠道菌群功能失调在 PD 患者中起着作用。同样，用神经毒素治疗的小鼠模型显示肠道菌群组成发生改变，致病性肠杆菌科细菌水平升高。
一些特定的细菌物种，如奇异变形杆菌（Proteus mirabilis）发现能促进小鼠的神经退行性病变。综合起来，这些研究表明，肠道微生物群加剧了人类和动物帕金森病模型中的神经元功能障碍和神经炎症。
注：奇异变形杆菌（Proteus mirabilis, PM）是革兰阴性细菌，属于肠杆菌科。在自然界中广泛存在，具有特殊的群集运动能力，可促进结石形成，在导管、泌尿系上皮中形成结晶生物膜，是引起感染的重要病原。
创伤性脑损伤 (TBI) 是世界范围内最常见的损伤类型之一，是导致死亡和残疾的主要原因之一。
TBI的广泛影响
TBI 造成的残疾不仅包括脑的原发性机械损伤，还包括损伤后的继发性损伤，这种损伤发生在细胞和分子水平，可能导致代谢异常，如线粒体功能障碍、氧化应激、炎症、小胶质细胞活化、兴奋性毒性，从而造成暂时或终身的认知障碍。TBI 的严重程度不仅集中在大脑上，还可能造成多器官损伤，是一种异质性病理生物学状况。
TBI的治疗现状
由于脑损伤的异质性，针对 TBI 引起的神经病理学的治疗方法仍然缺乏，需要考虑新的治疗方案。针对这一问题，肠道益生疗法因其能够恢复肠道菌群失调和 TBI 之间的双面关系而受到广泛关注。
肠道微生物群与 TBI 损伤之间存在双向关系
TBI 的全身表现之一是肠道蠕动和通透性紊乱、粘膜损伤、肠绒毛组织病理学改变，这表明肠道微生物群组成受到干扰。
最近的报告显示，暴露于轻度反复性脑损伤 20 天的小鼠会逐渐出现白质损伤、认知能力下降和轻度、短暂性的肠道菌群失调。
肠道菌群失调也会影响创伤性中枢神经系统损伤的病理生理、血脑屏障通透性改变和小胶质细胞激活，导致严重后果。
研究发现，在脑损伤之前和之后，小鼠 TBI 模型中的肠道菌群耗尽会导致海马 CA1 区神经元密度增加、联想学习障碍减轻以及病变体积缩小。
TBI中肠道菌群的变化
最近的研究还表明，脊髓创伤后会出现肠道菌群失调，导致椎管内炎症和病变病理。
肠道菌群在TBI恢复中的作用
最近的一项研究指出，在 TBI 之前、期间和之后，广谱抗生素引起的肠道菌群失调会导致神经元丢失增加、神经发生受到抑制以及小胶质细胞和外周免疫反应发生改变，同时恐惧记忆反应也会发生调节。
因此，肠道菌群对 TBI 患者的影响具有至关重要的临床意义，因为 TBI 患者由于定期使用抗生素和长期住院，肠道菌群容易发生改变。此外，检测肠道菌群调节可能为识别 TBI 严重程度提供诊断工具，从而提供有针对性的治疗方法。
中枢神经系统与氧化应激
中枢神经系统极易受到氧化应激的影响，并导致神经系统疾病。由于高 O2需求和过氧化敏感脂质细胞的涌入，中枢神经系统运作期间会产生高水平的 ROS。这种氧化代谢产生活性物质，用于传递氧化还原信号以调节突触可塑性等关键功能。
抗氧化剂（无论是酶促还是非酶促、内源性还是外源性）通过阻止 ROS 的产生或清除自由基或使自由基产物失活来保护大脑免受氧化应激。
抗氧化防御机制
抗氧化酶的作用
抗氧化酶如：SOD通过催化超氧化物歧化为O2和H2O2来降低超氧化物阴离子的浓度；GPx还原H2O2和脂质过氧化物；硫醇特异性过氧化物酶如过氧化物酶减少羟基过氧化物的量，过氧化氢酶将H2O2转化为H2O和普通分子O2。
自由基激活参与抗氧化途径的基因转录，保护细胞免受不利影响。
谷胱甘肽不足可能会限制过氧化物酶的活性，从而使神经元更容易受到氧化应激的影响。
体内和体外研究表明：
重要途径与相关机制
Keap1-Nrf2-ARE 与神经退行性疾病相关的氧化应激防御机制有关，调节 SOD、硫氧还蛋白、过氧化物酶和 GPx 的活性。
NF-κB 是中枢神经系统 (CNS) 中的氧化还原传感器，可由 ROS 激活。
中枢神经系统抗氧化代谢的调节受到严格控制，而肠道微生物的作用是高度动态的。
肠道菌群之间、与宿主等相互作用产生代谢物
肠道菌与菌之间、菌与宿主之间的相互作用通过产生各种代谢物（如可吸收维生素、多酚、SCFA、BDNF、可扩散抗氧化剂和氧化剂气体等）来调节内源性和外源性 ROS 水平。
肠道菌群通过代谢物调节屏障、免疫系统、神经系统
肠道微生物还控制代谢物对血脑屏障的通透性、紧密连接完整性和肠道屏障，调节免疫系统，阻止病原体在肠道定植。副交感神经系统的迷走神经感知肠道代谢物，并将肠道信息传达给中枢神经系统，以产生特定的反应。
肠道菌群与神经系统疾病的关系
在应激条件下，迷走神经张力受到抑制，并由于菌群失调而表现出有害影响，如肠易激综合征 (IBS) 和炎症性肠病 (IBD)。参与 AD 发病机制的 Aβ 蛋白由肠道细菌（如ENS 中的大肠杆菌和肠道沙门氏菌）表达。
有益的肠道微生物还会产生多巴胺、血清素和 GABA。这些是调节 ENS 活性并可能相互关联的中枢神经递质。
肠道菌群管理小胶质细胞，失调引发神经炎症
一些研究表明，肠道微生物管理小胶质细胞的激活和成熟，而激活的小胶质细胞会释放大量诱导型一氧化氮合酶 (iNOS) 来调节 NO 的产生。菌群失调会引发炎症性 iNOS 并导致神经炎症。
我们已经看到肠道菌群的潜在作用以及氧化应激在介导神经元疾病中的重要作用，近年来，开发基于抗氧化剂的疗法来治疗氧化应激诱导的神经退行性疾病的需求日益增长，并且成为科学研究的重点。
抗氧化剂疗法与肠道微生物组的作用
抗氧化剂是能够抵消ROS/RNS诱导的氧化应激的化学或天然物质。尽管已经观察到抗氧化剂对糖尿病、关节炎、白内障和骨质疏松症等疾病的强大治疗作用，但用于中枢神经系统疾病的抗氧化疗法有限，仍然需要深入了解其机制。
肠道微生物组的双重作用
肠道微生物组的作用具有两面性，一方面它负责神经退行性（肠道菌群失调和神经炎症）的基本机制，另一方面，肠道微生物组及其代谢物调节许多相关通路，表明它们具有神经保护治疗作用。
蛋白质、维生素等微生物分子通过多步生物合成途径产生，可能对宿主系统产生有益或有害的影响。因此，通过包括益生元和益生菌在内的适当饮食来维持健康的肠道微生物群是维持神经元健康的先决条件。
肠道菌群代谢物的作用及其对肠道菌群的调节过程在神经退行性疾病（NDDs）中的作用
doi: 10.1016/j.jare.2021.09.005
肠道菌群在神经保护中的作用：
（A）肠道菌群释放的有益代谢物在减少炎症和氧化应激方面对脑细胞的特定影响示意图。
（B）粪菌移植 (FMT) 涉及将粪便细菌从健康个体转移到有病理状况的个体，被发现是一种有效的程序，可减少阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病和多发性硬化症等神经退行性疾病的病理生理。
（C）和（D）分别使用抗生素治疗和益生菌治疗，它们在减少神经退行性疾病的发病机制方面显示出相当大的效果。
（E）无菌小鼠（没有肠道微生物的小鼠）显示神经退行性疾病的减少，也用于研究肠道微生物对大脑生理的影响，从而显示肠道微生物参与神经退行性疾病。
肠道微生物群在神经保护中的作用
doi: 10.1016/j.jare.2021.09.005
肠道菌群与宿主分子的相互作用
胆汁酸的生成与功能
胆汁酸在肝脏中产生并在肠腔中释放，主要参与脂质和脂溶性维生素的溶解、能量代谢信号传导，并且在脑的生理学和病理生理学中发挥重要作用。
胆汁酸对神经系统的影响
胆汁酸通过直接结合穿过血脑屏障的脑内受体或通过与肠道受体结合间接诱导成纤维细胞生长因子 (FGF) 和胰高血糖素样肽 1 的释放，影响脑不同区域的神经元活动以及迷走神经活动。
胆汁酸的神经保护特性
胆汁酸如熊去氧胆酸 (UDCA) 和牛磺熊去氧胆酸 (TUDCA) 具有神经保护特性且无细胞毒性，这分别在其 III 期临床试验和动物研究中得到证实。最近的数据显示，TUDCA 有助于减弱慢性 PD 小鼠模型中的自噬、α-突触核蛋白聚集和蛋白质氧化。
此外，它还有助于通过Takeda G 蛋白偶联受体 5/sirtuin-3 (TGR5/SIRT-3) 通路防止蛛网膜下腔出血大鼠的神经元凋亡。同样，UDCA 在带电多泡体蛋白 2B (CHMP2B) 内含子 5 额颞叶痴呆模型中表现出神经保护作用。
肠道微生物对胆汁酸的影响
肠腔内的肠道微生物群在脱水酶的作用下将初级胆汁酸（胆酸和鹅去氧胆酸）转化为次级胆汁酸，包括氨基酸与胆汁盐水解酶和其他酶促过程的解离，从而改变它们的核受体结合、溶解度和循环。在人类和小鼠的 AD、PD、ASD多发性硬化症模型中发现了次级胆汁酸水平的变化。
此外，细菌修饰的胆汁酸对 ALS 和中风有神经保护作用。肠道微生物群落的调节可导致胆汁酸水平和性质的变化，这可能是神经退行性或神经保护性的。
胆汁酸在神经保护和疾病治疗中的潜在应用
肠道微生物介导的脱氧胆酸增加会诱导小鼠 EC 中神经递质血清素的释放。胆汁酸代谢物被发现可改善脱髓鞘和减少氧化应激，通过分别作用于少突胶质细胞和小胶质细胞增强其神经保护作用。然而，微生物操纵的胆汁酸的潜在作用和影响尚不清楚，仍有待明确定义。
类固醇激素在大脑发育和功能中的作用
类固醇激素发出的信号对大脑的发育和功能（记忆、决策和性行为）至关重要。类固醇激素在整个身体中循环时，会遇到肠腔内的微生物群。
肠道微生物对类固醇激素的修饰作用
肠道细菌在 β-葡萄糖醛酸酶和 β-葡萄糖苷酶介导的去结合反应中修饰类固醇激素，从而重新激活激素并阻止其排泄。因此，肠道微生物群通过降解和活化途径影响活性和非活性类固醇激素的水平。
肠道微生物与性激素代谢
研究发现，雄激素和雌激素受到肠道微生物群的影响。研究发现，大量肠道细菌能代谢雌激素，雌激素在粪便样本中也会发生氧化还原反应，这表明肠道微生物群发挥了作用。
研究发现，肠道微生物群还具有将睾酮和胆固醇转化为雄激素的能力。受微生物影响的雌激素具有神经保护作用，对小胶质细胞具有抗炎作用。
此外，肠道微生物群落改变会导致雌激素水平降低，从而导致慢性炎症和认知障碍。雌激素分子还会影响少突胶质细胞的分化和髓鞘形成。最近的报告还显示，即使在 MPTP 帕金森病小鼠模型中使用黄体酮治疗也显示出神经保护、抗炎和免疫调节作用，但神经保护作用是始于肠道还是大脑仍不清楚。
肠道菌群与饮食分子的相互作用
膳食氨基酸与肠道微生物代谢
膳食氨基酸也可以被肠道微生物代谢，它们对大脑的影响取决于膳食摄入的类型和频率。虽然肠道微生物编码的氨基酸在宿主体内循环，但影响中枢神经系统的氨基酸是由肠道细菌代谢的膳食氨基酸。
芳香族氨基酸
酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸等芳香族氨基酸被肠道细菌代谢为短链脂肪酸、吲哚衍生物、神经递质、有机酸、胺和氨。
酪氨酸
酪氨酸代谢的最终产物是由酪胺中间体形成两种儿茶酚胺、多巴胺和去甲肾上腺素。体外研究表明，大量肠道细菌可以产生毫摩尔范围内的去甲肾上腺素。最近的报告显示，非肾上腺素通过刺激 B-3 肾上腺素能受体增加星形胶质细胞的谷胱甘肽供应，从而保护神经元免受 H2O2诱导的神经元死亡。
研究发现，酪氨酸也被肠道微生物代谢为苯酚，如 4-乙基苯酚，随后在宿主体内被硫酸化为 4-乙基苯酚硫酸盐，在 ASD 小鼠模型中发现该物质升高，也是 ASD 儿童尿液的生物标志物。
色氨酸代谢产生的神经活性分子
色胺和犬尿氨酸等吲哚衍生物是肠道细菌代谢色氨酸的产物，是一种神经活性分子。吲哚丙酸是一种吲哚衍生物，可作为抗氧化剂减少神经炎症，并被观察到在减少 AD 病理方面具有潜在作用。
发现犬尿氨酸代谢物会影响焦虑、记忆和应激样行为。还观察到犬尿氨酸代谢途径的紊乱会促进炎症、兴奋毒性谷氨酸的产生和自由基攻击，表明平衡的犬尿氨酸具有神经保护作用，并在 AD、PD 和 HD 中具有抗炎作用。
色氨酸代谢物通过调节其芳烃受体有助于降低星形胶质细胞的炎症反应，同时也影响它们与小胶质细胞的相互作用。同样，还观察到吲哚酚-3-硫酸盐控制小胶质细胞的活化，随后控制其与星形胶质细胞的相互作用。
谷氨酸和精氨酸的神经保护
氨基酸谷氨酸也被肠道细菌谷氨酸脱羧酶转化为 GABA，一种抑制性神经递质，在小鼠模型中观察到它可以减轻抑郁和焦虑症状。
就氨基酸精氨酸而言，它被代谢成四种多胺，即胍丁胺、腐胺、亚精胺和精胺，它们的作用机理是谷氨酸受体并参与维持突触可塑性和记忆形成。
胍丁胺在作为脑中 α-2 肾上腺素能受体和咪唑受体的配体时，对中枢神经系统疾病有治疗作用。亚精胺也在 3-硝基丙酸 3-NP HD 模型中显示出神经保护作用。
此外，胍丁胺能刺激 Nrf-2 信号通路，改善脂多糖 (LPS) 诱导的 ROS 产生。体外和体内研究还表明，胍丁胺可保护星形胶质细胞和小胶质细胞免受氧化应激引起的损伤。这些研究表明肠道微生物内分泌学在神经科学中的潜在作用。
肠道菌群可以将膳食纤维代谢成短链脂肪酸
未消化的膳食纤维（如复合碳水化合物多糖）在肠道微生物酶糖苷水解酶和多糖裂解酶的作用下，通过厌氧发酵转化为短链脂肪酸（SCFA）。
丁酸、乙酸和丙酸组成短链脂肪酸，是结肠上皮细胞的能量来源。除此之外，它还进入体循环，随后直接或间接影响许多器官的生理功能，包括神经发育和功能。
短链脂肪酸在神经退行性疾病中的作用
有报道显示，当通过使用益生菌混合物或使用抗炎短链脂肪酸来调节 AD 小鼠模型的肠道菌群时，有助于抵消疾病的进展。同样，短链脂肪酸被发现能有效加剧 GF 小鼠 PD 模型中的运动症状。
SCFA对神经系统的直接影响
短链脂肪酸和乙酸穿过血脑屏障，激活神经元，调节神经递质和神经营养因子的水平。一项研究表明，丙酸和丁酸会影响神经元细胞内的钾水平。
丁酸是调节表观遗传基因活化（组蛋白去乙酰化酶）的酶的强效抑制剂，并被发现在 AD、PD、HD、中风和记忆障碍的小鼠模型中起到强效抗炎剂的作用。
有趣的是，SCFA 会干扰 Aβ 肽之间的相互作用，形成神经毒性低聚物，从而预防 AD 病理。据报道，将野生型小鼠的粪便微生物群移植到 PD 动物模型中，同时给予丁酸，可显著改善运动症状和多巴胺缺乏症。
SCFA对神经系统保护的多重机制
当我们观察细胞特异性反应时，丁酸已被证明可以在体外减少星形胶质细胞中的神经炎症和氧化，而乙酸盐被这些细胞用作能量来源。
一项研究发现，SCFA 通过与内皮细胞上的 SCFA 受体结合来增加紧密连接蛋白的表达，从而有助于降低 血脑屏障的通透性并预防 LPS 诱发的癫痫和中风。
SCFA 通过减少小胶质细胞活化来减少大脑中的氧化应激，从而对抗 AD 和 PD 中的神经炎症。总之，从膳食纤维中获得的 SCFA 有助于改善大脑健康，具体取决于个人的肠道健康状况。
多酚的分类及抗氧化特性
多酚是植物中存在的生物活性分子，在植物的生长、保护和繁殖中起着根本性的作用。多酚分为黄酮类化合物、酚酸类化合物和单宁类化合物。
多酚的分子结构，即羟基的位置和芳香环取代的性质，使其具有清除自由基的能力，并被广泛研究作为治疗NDD的抗氧化疗法。
多酚的代谢及其神经保护机制
未吸收的多酚在宿主体内通过水解和酯化作用，在肠道微生物群的作用下转化为生物可利用和生物活性的代谢物，随后在到达外周组织之前进行甲基化、硫酸化、羟基化等修饰。
研究表明，从葡萄和葡萄酒中提取的白藜芦醇、从绿茶中提取的姜黄素和表没食子儿茶素-3-没食子酸酯等不同多酚通过激活蛋白激酶通路（如 Keap1/Nrf-2/ARE）发挥神经保护作用，而这些通路是缓解内源性和外源性 ROS 的主要通路。
多酚代谢物在神经退行性疾病中的潜在作用
据报道，细菌多酚代谢物如 3-羟基苯甲酸和 3-(3′-羟基苯基)丙酸可抑制淀粉样蛋白聚集，从而有助于抑制 AD 的进展。
同样，据观察，黄酮类槲皮素可作为 BACE-1 抑制剂。此外，天然黄酮类原花青素可在体外 减轻鱼藤酮诱导的多巴胺能神经元的氧化应激。此外，肠道菌群产生的多酚（如阿魏酸）可促进神经发生，并在 AD和脑缺血的小鼠模型中显示出神经保护作用。
多酚与肠道菌群的相互作用及其对神经保护的影响
雌马酚和肠内酯也是肠道细菌通过代谢植物雌激素（多酚之一）产生的衍生物，可能对雌激素受体介导的经典神经保护途径产生影响。有趣的是，多酚还可以调节肠道菌群的组成，进一步将其转化为抗炎和神经保护代谢物。
扩展阅读：
肠道微生物与维生素合成
肠道微生物也是维生素的重要来源，特别是维生素B和K，它们不仅对肠道微生物代谢至关重要，而且还对宿主的生理途径产生影响。
维生素的吸收与生理作用
虽然膳食维生素通过小肠吸收，但微生物衍生的维生素的吸收发生在结肠中。为了预防新生儿出血性疾病，在肠道菌群建立之前，需要补充维生素K，这是血栓形成过程中必不可少的物质。
此外，维生素B和K对大脑发育和功能也很重要。就神经退行性疾病 (NDD)而言，许多研究表明维生素B和K在改善神经元健康方面发挥着有效作用。
维生素K在神经退行性疾病中的作用
研究发现，维生素K缺乏与AD的发病机制有关，增加膳食中维生素K的摄入有助于改善老年患者的记忆功能。
最近的报告显示，维生素K2（甲基萘醌-4）具有强大的抗氧化特性，能显著抑制鱼藤酮诱导的p38活化、ROS产生和caspase-1活性，进而恢复线粒体膜电位，显示出其在治疗神经炎症诱导的帕金森方面的潜力。
类似地，维生素 K2 可有效调节 PC12 小鼠神经母细胞瘤细胞中的 bax 和 caspase-3 活化，保护其免受 6-OHDA 诱导的细胞凋亡。
维生素缺乏与神经系统疾病的关系
最近的一份报告显示，帕金森病患者体内维生素 K2 水平低与炎症反应失调和凝血信号级联有关。
维生素 B 缺乏还与脚气病和多发性神经病等神经系统疾病有关。同样，叶酸缺乏与老年女性的认知障碍和进行性痴呆有关。而且，大量摄入 B6、B9 和 B12 可降低与 AD 认知能力下降有关的大脑区域萎缩的速度。此外，还需要更多建设性的研究来证明肠道微生物群产生的维生素在神经保护中的潜在联系。
扩展阅读：
自由基可能带来的危害
ROS 形式的自由基是细胞正常代谢过程的副产物。自由基有可能破坏遗传物质、使酶失活、使复合碳水化合物解聚以及使脂质过氧化。
抗氧化剂的保护机制
细胞内分子的这种破坏会导致细胞死亡。为了平衡自由基，身体具有特定的抗氧化剂，如谷胱甘肽。
一些产品也开始流入医药市场以应对氧化应激，如阿魏酸 (FA)，因为它具有抗氧化和抗炎特性。它通过增强 BDNF 和神经生长因子 (NGF) 以及一些具有抗炎特性的神经肽的产生来帮助神经干细胞增殖。
益生菌在抗氧化应激中的作用
2017 年的研究，益生菌如植物乳杆菌 NCIMB 8826、发酵乳杆菌 NCIMB 5221和动物双歧杆菌也能通过细菌 FA 酯酶大量产生 FA。
由于其治疗效果，它在 AD 治疗中的应用越来越受到关注，用 FA 进行预处理已被证明可以减少 Aβ 原纤维并治疗 AD 小鼠的神经炎症。产生 FA 的益生菌通过清除 ROS 来抑制 β-淀粉样蛋白原纤维的形成和聚集。
SIRT1蛋白脱乙酰酶的抗氧化特性
其他益生菌蛋白，sirtuin-1 (SIRT1) 蛋白脱乙酰酶已被证明具有抗氧化特性。这种蛋白质调节宿主抗氧化途径的基因，并具有神经保护作用。
在接受治疗的转基因 3xTg-AD 小鼠中，观察到大脑中 SIRT1 蛋白的表达和活性恢复，Aβ 肽的形成减少。然而，在未经治疗的 AD 小鼠中，发现 SIRT1 的表达显著下降。
此外，SIRT1 活性增强可降低 p53 蛋白乙酰化，并通过抑制凋亡途径提高应激细胞的存活率。其他研究也表明，益生菌补充剂可激活 SIRT1 途径并激发抗氧化作用。
SLAB51益生菌配方的神经保护作用
最近的研究探究了一种名为 SLAB51（嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、植物乳酸杆菌、副干酪乳酸杆菌、德氏乳酸杆菌保加利亚亚种、短乳酸杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌）的益生菌配方缓解氧化应激的能力，并发现了其作用的分子机制。
SLAB51 还能增强 GPx 和过氧化氢酶抗氧化酶的活性，从而减轻氧化应激引起的损伤。在人类中也观察到了类似的发现，AD 患者大脑中的 SIRT1 浓度显著降低，这与 AD 患者大脑皮层中淀粉样蛋白 β 和 tau 的积累密切相关。一项补充益生菌菌株干酪乳杆菌 01 的人体研究报告称，SIRT1 水平有所提高。
肠道菌群与免疫反应
肠道菌群与宿主免疫细胞之间的关系非常脆弱。免疫细胞专门区分宿主友好细菌和致病细菌。如果这种关系受到损害，则会导致不必要的免疫反应，引发慢性炎症。这种分化是由肠上皮细胞启动的，肠上皮细胞负责根据细菌细胞表面抗原（如 LPS、肽聚糖和鞭毛蛋白）产生受过训练的巨噬细胞表型。当上皮细胞变得容易受到致病攻击时，抗原会转移到脉管系统中，并产生促炎细胞因子，如 IL（白细胞介素）-1、IL-6 和肿瘤坏死因子-α (TNF-α)，从而导致感染性休克以及肠道和脑部炎症。
肠道微生物与神经系统炎症的关联
一些细菌毒素也可以穿过血脑屏障。为了探究微生物在淀粉样变性中的作用，研究人员通过评估认知障碍患者几种肠道微生物的促炎（CXCL2、CXCL10、IL-1β、IL-6、IL-18、IL-8、炎症小体复合物 NLRP3、TNF-α）和抗炎（IL-4、IL-10、IL-13）细胞因子活性进行了研究，结果发现：
大肠杆菌/志贺氏菌的数量增加和直肠真杆菌的数量减少与认知障碍和淀粉样蛋白阳性患者的促炎和抗炎细胞因子浓度变化显著相关。同时，在 AD 患者中观察到 IL-6、CXCL2、NLRP3 和 IL-1β 水平升高，而 IL-10 水平降低。这项研究表明，肠道微生物群可能引发、加重或减轻神经系统疾病的外周炎症。
扩展阅读：
随着技术的进步，有关大脑的知识正在成倍增加。神经科学家从分子生物学、分子遗传学、脑成像和其他新技术中生成了大量数据，并且对共享神经科学数据以进行各种分析有着浓厚的兴趣。
神经成像在预测和检测神经退行性疾病和精神障碍方面也非常有帮助。为了收集和分析神经科学数据，正在开发各种生物信息学工具，以进一步开发基于大脑功能的设备。到目前为止，研究人员对因各种压力条件而导致神经退化的分子通路有了初步了解。
集成数据库将有助于从公开来源收集与神经退行性疾病相关的不同类型的数据。
当前与神经数据相关的活跃数据库
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doi: 10.1016/j.jare.2021.09.005
随着高通量技术的加强，人们对微生物组的全面了解及其在人类健康中的重要性正在快速增长。
近期已证明肠道细菌可以改变中枢神经系统生理，而菌群失调可能是神经炎症的一个潜在因素。
微生物群影响左旋多巴治疗PD效果，数据库助力解析神经退行性疾病
据报道，在临床试验中，左旋多巴治疗 PD 的结果在招募受试者之间有所不同。这种差异是由于他们的微生物群造成的。L-多巴由不同肠道细菌物种（即粪肠球菌和Eggerthella lenta A2）的酪氨酸脱羧酶 (TDC) 和多巴胺脱羟酶 (Dadh) 代谢。
为了灭活细菌 L-多巴脱羧酶，人们发现了一种药物，即 (S)-α-氟甲基酪氨酸 (AFMT)。L-多巴和 AFMT 的组合被用于治疗帕金森病。与健康个体相比，AD 患者的肠道微生物群在分类学水平上发生了改变，例如拟杆菌、放线菌、瘤胃球菌、毛螺菌科。
宏基因组数据/16S RNA 测序数据支持菌群失调与 AD 之间存在明确关联。细菌产物（如 LPS 和 SCFA）与淀粉样蛋白病理有关。开发这些数据库的主要目的是将数据组织成一组结构化记录，这些记录有助于分析师检索信息进行不同的分析，从而为与神经退行性疾病相关的各种未解之谜提供解决方案。
肠道微生物群与大脑的相互联系已导致神经科学研究取得变革性进展。迄今为止，发现的大多数研究都与肠道细菌神经科学研究有关，但肠道微生物群非常庞大，需要科学家的关注，以确定和描述肠道微生物及其群落对肠脑信号传导途径的影响。
★ 为什么大脑容易发生氧化应激？
目前我们了解到大脑含有丰富的神经元，突触以及神经胶质细胞，相比于其他器官有更高的能量代谢活动和要求，大脑的抗氧化防御系统较弱，因此容易出现氧化还原稳态紊乱。
大脑Ca2+的稳态失调，神经元的兴奋性氨基酸在大量摄入导致谷胱甘肽(SH)的耗竭，从而引发神经元的铁死亡。
神经递质如多巴胺、5-羟色胺和去甲肾上腺素自动氧化生成ROS。大脑对由葡萄糖诱导的氧化应激敏感。大脑富含多不饱和脂肪酸，尤其是二十碳五烯酸（DHA），这使得其更容易受到氧化应激的影响，因为脂质过氧化和脑部利用过氧脂质进行信号传导。
脑部的微胶质细胞是大脑的常驻免疫细胞，对于大脑发育和功能至关重要。微胶质细胞活性取决于总的氧气生物可用性，并借此展示对突触的损伤，通过消耗更多氧气来产生O2–。H2O2和NO等反应性物质在损伤部位吸引微胶质细胞，引发局部炎症并推动神经退行性。
因此综合以上因素表面大脑容易发生氧化应激，这是很多神经退行疾病比如阿尔茨海默病，帕金森以及痴呆等的主要原因。
而大量的研究观察到肠道微生物组在通过其自身代谢产物或产生次生代谢产物减轻氧化应激、炎症和能量代谢方面发挥了不可忽视的作用。
★ 肠道菌群如何影响神经系统？
肠道微生物还控制代谢物对血脑屏障的通透性、紧密连接完整性和肠道屏障，调节免疫系统，阻止病原体在肠道定植。副交感神经系统的迷走神经感知肠道代谢物，并将肠道信息传达给中枢神经系统，以产生特定的反应。
在应激条件下，迷走神经张力受到抑制，并由于菌群失调而表现出有害影响，如肠易激综合征 (IBS) 和炎症性肠病 (IBD)。参与 AD 发病机制的 Aβ 蛋白由肠道细菌（如ENS 中的大肠杆菌和肠道沙门氏菌）表达。有益的肠道微生物还会产生多巴胺、血清素和 GABA。这些是调节 ENS 活性并可能相互关联的中枢神经递质。
肠道微生物管理小胶质细胞的激活和成熟，而激活的小胶质细胞会释放大量诱导型一氧化氮合酶 (iNOS) 调节 NO产生。菌群失调会引发炎症性 iNOS 并导致神经炎症。
★ 肠道菌群代谢物的作用
胆汁酸通过直接结合穿过血脑屏障的脑内受体或通过与肠道受体结合间接诱导成纤维细胞生长因子 (FGF) 和胰高血糖素样肽 1 的释放，影响脑不同区域的神经元活动以及迷走神经活动。
色胺和犬尿氨酸等吲哚衍生物是肠道细菌代谢色氨酸的产物，是一种神经活性分子。吲哚丙酸是一种吲哚衍生物，可作为抗氧化剂减少神经炎症，并被观察到在减少 AD 病理方面具有潜在作用。
短链脂肪酸和乙酸穿过血脑屏障，激活神经元，调节神经递质和神经营养因子的水平。一项研究表明，丙酸和丁酸会影响神经元细胞内的钾水平。
雌马酚和肠内酯也是肠道细菌通过代谢植物雌激素（多酚之一）产生的衍生物，可能对雌激素受体介导的经典神经保护途径产生影响。
而通过使用具有抗氧化和抗炎活性的益生菌来调节肠道微生物组已显示出有希望的神经恢复能力。
★ 益生菌帮助恢复神经系统
益生菌如植物乳杆菌 NCIMB 8826、发酵乳杆菌 NCIMB 5221和动物双歧杆菌也能通过细菌 FA 酯酶大量产生 FA。由于其治疗效果，它在 AD 治疗中的应用越来越受到关注，
最近的研究探究了一种名为 SLAB51（嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、植物乳酸杆菌、副干酪乳酸杆菌、德氏乳酸杆菌保加利亚亚种、短乳酸杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌）的益生菌配方缓解氧化应激的能力，并发现了其作用的分子机制。
从德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）亚种Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus B3 和 Lactobacillus plantarum GD2 中分离出的胞外多糖可保护 SH-SY5Y 细胞免受 Aβ(1–42) 诱导的细胞凋亡，这表明它们有望成为药物治疗阿尔茨海默病 (AD)的有前途的天然化学成分。
★ 饮食塑造肠道菌群缓解氧化应激助力大脑健康
氨基酸谷氨酸也被肠道细菌谷氨酸脱羧酶转化为 GABA，一种抑制性神经递质，在小鼠模型中观察到它可以减轻抑郁和焦虑症状。
就氨基酸精氨酸而言，它被代谢成四种多胺，即胍丁胺、腐胺、亚精胺和精胺，它们的作用机理是谷氨酸受体并参与维持突触可塑性和记忆形成。
从葡萄和葡萄酒中提取的白藜芦醇、从绿茶中提取的姜黄素和表没食子儿茶素-3-没食子酸酯等不同多酚通过激活蛋白激酶通路（如 Keap1/Nrf-2/ARE）发挥神经保护作用，而这些通路是缓解内源性和外源性 ROS 的主要通路。
主要参考文献
2020 Alzheimer’s disease facts and figures. Alzheimer’s Dement 2020;16:391–460.
Akasaka Naoki, Fujiwara Shinsuke. The therapeutic and nutraceutical potential of agmatine, and its enhanced production using Aspergillus oryzae. Amino Acids. 2020;52(2):181–197.
Barua Sumit, Kim Jong Youl, Kim Jae Young, Kim Jae Hwan, Lee Jong Eun. Therapeutic Effect of Agmatine on Neurological Disease: Focus on Ion Channels and Receptors. Neurochem Res. 2019;44(4):735–750.
谷禾健康
小克里斯滕森氏菌(Christensenella minuta)是一种革兰氏阴性、不产生孢子、不运动的细菌：它属于厚壁菌门，这是细菌界中最大的门之一，包括多种对人类健康有重要影响的细菌。
在厚壁菌门下，C.minuta属于梭菌纲，这一纲的细菌多为厌氧菌，能在缺氧的环境中生长。梭菌目是梭菌纲下的一个目，包含了多种与消化道健康密切相关的细菌。
在梭菌目下，C.minuta属于Christensenellaceae属，这是一个与肠道健康紧密相关的科。由Christensenella minuta和少数其他菌种组成的属。
Christensenella minuta于2012年首次从健康人类粪便中发现，被认为是新一代益生菌。克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)及其成员Christensenella minuta已被证明具有许多健康益处。
研究表明，Christensenella minuta在2型糖尿病和肥胖等代谢紊乱以及炎症性肠病中的丰度显著下降。其相对丰度与低 BMI 指数相关的瘦表型呈正相关。
除此之外，支气管哮喘和过敏性疾病、肾结石、情感障碍、甲状腺癌、粘膜类天疱疮、多囊卵巢综合征和复发性口疮性口炎等疾病中Christensenella minuta的丰度也较低。
Christensenella minuta能够代谢多种碳水化合物，例如纤维素、半纤维素和果胶，产生乙酸和丁酸等短链脂肪酸，这些物质不仅对肠道健康有益，还能调节宿主的代谢过程。
C.minuta通过几种机制影响代谢健康，包括使肠道微生物群重新正常化、产生功能性短链脂肪酸、抑制脂肪生成、维持肠道上皮完整性以及通过胆汁酸代谢调节能量代谢。
此外，C.minuta还通过抑制NF-κB信号通路和促炎细胞因子IL-8的分泌来缓解炎症性肠病。
C.minuta还可能对患有过敏性疾病的患者大有裨益，因为它可以改善肠道通透性并减轻全身炎症。而患有哮喘、湿疹和食物过敏的患者更容易出现“肠漏”，这被认为是导致疾病发病和诱发病情的一个因素。
鉴于其能够限制肠道干细胞增殖，未来C.minuta衍生的益生菌也可能对恶性肿瘤患者有益，尤其是结肠癌患者。
此外，Christensenella minuta显示出与其他潜在有益菌株的强烈相关性；由于C.minuta能够产生短链脂肪酸或塑造酸性环境，有利于其他有益菌(如Akkermansia muciniphila和Roseburia faecis)或与传统益生菌菌株(如双歧杆菌和乳酸杆菌)的生长，C.minuta还能够产生氢气，为M.smithii提供代谢底物(它利用H2和CO2产生甲烷)，同时会抑制如克雷伯菌、大肠杆菌等机会性病原体的定值和增殖。
本文从基本属性、人群分布、Christensenella minuta的丰度与一些人体疾病(如肥胖、炎症性肠病和 2 型糖尿病)中的关联，以及与其他细菌的相关性，讲述了可能成为新一代益生菌的Christensenella munita。更好的了解Christensenella可以为基于肠道微生物群的个性化药物或疗法铺平道路。
▸ 发现历史
小克里斯滕森氏菌(Christensenella minuta)(DSM 22607) 于2012年通过 16S rRNA 测序发现，并首次从健康日本男性的粪便样本中培养出来。
2021年，发现了另一个C.minuta菌株DSM33407。其序列与菌株DSM22607有 99% 的一致性，并表现出相似的微生物学特性。次年，另一株菌株C.minuta DSM 33715 被公布并登记。
此外发现了两个新的细菌物种Christensenella massiliensis和Christensenella timonensis ，经 16S rRNA 测序，它们与C. minuta的序列相似性分别为 97.4% 和 97.5%。
而Caldicoprobacter oshimai JW/HY-331 T、Tindallia californiensis DSM 14871 T和Clostridium ganghwense JCM 13193 T是最近的亲属。
▸ 基本属性
从分类学上讲，Christensenella minuta属于厚壁菌门、梭菌纲和梭菌目。该细菌以丹麦微生物学家 Henrik Christensen 的名字命名，其种名反映其小巧的体型(Minuta在拉丁语中是“小”的意思)。该菌株的基因组相对较小，由大约150万个碱基对组成。
Christensenella minuta的细胞形态
doi: 10.1186/s12915-019-0699-4.
Christensenella minuta是一种小型杆状细菌，末端呈锥形、大小从0.5毫米到1.9毫米不等、革兰氏阴性、不产生孢子、不运动的细菌，可形成圆形、几乎无色的菌落。菌落的平均尺寸为：宽度0.507±0.04μm、长度1.27±0.28μm、直径0.5–1.0μm，单独或成对出现。
Ignatyeva O,et al.Front Microbiol.2024
A）革兰氏染色；B）在Schaedler琼脂上生长的菌落
-暴露于空气中会显著降低活性
它最初被描述为严格厌氧的；然而，后来的研究表明，它可以耐受氧气数小时。与普遍看法相反，暴露在大气中不会立即杀死细菌，而是会降低其活力。Christensenella minuta在37–40°和pH7.5时生长最快。它不是特别挑剔，可以在各种培养基中生长。
Christensenella minuta具有边界清晰的细胞壁，由丙氨酸、谷氨酸、丝氨酸和LL-二氨基庚二酸组成，这些细胞壁与半乳糖、葡萄糖、鼠李糖和核糖作为全细胞糖连接。
-对氨苄西林和四环素有抗性
菌株DSM22607的胆汁抗性为20%，而菌株 DSM33715的胆汁抗性高达80%。
对氨苄西林和四环素有抗性，但对氯霉素、克林霉素、美罗培南、甲硝唑、莫西沙星和哌拉西林/他唑巴坦敏感。
-可以利用多种单糖，但无法代谢色氨酸
在碳源利用方面，Christensenella minuta显示出对多种碳水化合物的利用能力，包括纤维素、半纤维素和果胶等。这些碳水化合物在肠道中不易被宿主消化酶分解，但C. minuta能够通过其独特的酶系统进行发酵，从而获取能量和营养物质。
C.minuta可以利用多种单糖，如葡萄糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖和D-甘露糖，进行糖酵解发酵。C. minuta对葡萄糖的主要发酵产物是短链脂肪酸(乙酸和丁酸)。此外，已证明它可以通过发酵转化有机底物以产生大量氢气。
C. minuta对过氧化氢酶、氧化酶和脲酶的检测结果均为阴性。它也不能还原硝酸盐，也不能代谢色氨酸。最近， C. minuta菌株之一 DSM 22607被证明能产生一种新型胆盐水解酶(BSH)。
克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)成员遍布各大洲。它们生活在各种动物的微生物群中，从蟑螂和蜥蜴到鸟类和哺乳动物，包括人类。这些细菌主要存在于胃肠道中，但也存在于灵长类动物的呼吸道和泌尿生殖道。
▸ 不同种族和性别之间丰度差异显著
Christensenella minuta作为健康成人结肠中的亚优势共生微生物种群，约占细菌总种群的0.2%到2%。其流行率在个体之间差异很大。在人群中，与克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)不同相对丰度相关的特征包括种族和性别。
例如，对居住在阿姆斯特丹的2000多名不同种族的个体进行了研究，报告称荷兰受试者的Christensenellaceae科相对丰度最高。同样，比较了1673名居住在美国的人种族间微生物组差异，报告称与其他种族相比，亚太岛民的粪便样本中Christensenellaceae科的总体代表性较低。
一项研究还发现，与男性相比，女性中Christensenellaceae的相对丰度更高，在动物中也报告了类似的观察结果。这些种族和性别差异的根本原因尚不清楚。
▸ 百岁老人和瘦体型的人群中丰度更高
还有研究表明，在中国、意大利和韩国等国，百岁老人和超百岁老人体内的Christensenellaceae相对丰度高于年轻人群，因此Christensenellaceae可能与人类长寿有关。
针对多个地理位置的相对年轻个体的研究也发现了Christensenellaceae与年龄的正相关的关系 。鉴于这些研究均未对同一个体进行长期跟踪，因此 Christensenellaceae 与年龄的关联可能反映的是队列效应，而非年龄效应。
例如，随年龄而变化的饮食模式可能会影响这种关联，或者较早出生的个体体内的Christensenellaceae含量可能一直高于较晚出生的个体。
基于 16S rRNA 基因的肠道微生物群检测，该菌群在瘦体型个体中较为丰富。M.smithii是最丰富的产甲烷菌，它利用H2和CO2(C.minuta细菌发酵膳食纤维的产物)产生甲烷，表明以H2为基础的共营养与瘦表型和健康状态相关。这表明C.minuta和M.smithii之间存在跨物种氢转移，并且这两个物种与瘦表型呈正相关。
▸ 炎症性肠病等疾病中丰度降低
研究发现，C. minuta在健康个体的肠道微生物群中普遍存在，但在患有炎症性肠病(IBD)等特定疾病的个体中，其丰度显著降低。
这种分布的差异性提示了C. minuta在维持肠道健康和预防疾病方面可能具有重要作用。
越来越多的研究揭示了Christensenella minuta在人体健康和疾病中的重要作用。Christensenellaceae与多种代谢过程密切相关。研究表明，这种细菌在调节宿主的能量平衡、脂质代谢、脂多糖代谢、抗炎作用以及维持肠道屏障功能方面发挥着关键作用。
进一步的研究还发现，Christensenellaceae的丰度与肥胖、糖尿病、炎症性肠病等多种疾病的风险呈负相关。它还与健康衰老有关。在短短10年内，已经积累了大量证据表明，Christensenellaceae在许多疾病中显著减少。
Christensenellaceae与人类健康之间的关联
Ignatyeva O,et al.Front Microbiol.2024
▸ 肥胖患者中减少 ↓
肥胖是一种复杂的疾病，由体内过多的脂肪堆积引起，会对身体健康产生不利影响。许多非传染性疾病，如心血管疾病、各种癌症、2 型糖尿病、高血压和中风，以及精神健康问题都与肥胖有关。
研究认为，肥胖的病因与肠道菌群失调和先天性瘦素缺乏有关。已提出了几种机制将肥胖的发生与肠道菌群组成联系起来，这些机制是通过代谢和炎症活动的功能障碍实现的。
肥胖的发生涉及肠道菌群和宿主，是通过与近端器官的直接相互作用或通过代谢物分泌与肝脏、脂肪组织和大脑等远处器官的间接相互作用介导的。
在许多研究中，C. minuta被反复与其治疗性抗肥胖潜力联系在一起，这表明C. minuta在肠道微生物生态系统中的作用与宿主代谢的调节之间存在很强的相关性。C. minuta发挥治疗性抗肥胖作用的机制包括调节肠道上皮完整性、产生短链脂肪酸、改善脂质代谢和胆汁酸代谢。
Christensenella minuta抗肥胖作用的潜在机制
Ang WS,et al.Foods.2023
-产生短链脂肪酸来调节能量代谢和肠道稳态
研究发现C. minuta DSM 22607以5:1的比例产生高水平的乙酸盐和中等水平的丁酸盐，而不产生丙酸盐。
同时，在近端和远端结肠中均发现了低水平的支链脂肪酸，即异丁酸、异戊酸和异己酸，这表明C.minuta可降低细菌蛋白水解并刺激碳水化合物发酵。
肠道菌群通过短链脂肪酸(SCFA)产生参与调节能量代谢和肠道稳态。SCFA 被吸收并充当宿主体内葡萄糖和脂质代谢的能量来源或前体。SCFA可能通过G蛋白偶联受体，即游离脂肪酸受体2(FFAR2)和3(FFAR3)与结肠、肝脏、肌肉和脂肪组织相互作用。
-调节瘦素水平，减少脂肪的生成
此外，短链脂肪酸会上调抑制饥饿的瘦素合成，抑制脂肪生成并促进脂肪分解。研究评估了丁酸盐的施用可以通过促进脂肪细胞形成和脂肪组织褐变来减少能量摄入，增强脂肪氧化和能量消耗，从而治疗和预防肥胖。
这些由肠道微生物群产生的短链脂肪酸还与结肠粘膜中的肠内分泌细胞相互作用，诱导释放胰高血糖素样肽1(GLP-1)和肽YY(PYY)。这些激素进入体循环并对许多器官和组织发挥作用，最重要的是胃和胰腺。GLP-1和PYY共同防止胃排空过快，抑制酸分泌和运动，减缓胃肠道运输，从而导致食欲减少和食物摄入量减少。GLP-1还能刺激胰岛素分泌并防止胰腺β细胞衰竭。
–C.minuta改善了肠道上皮完整性,增强肠道屏障
此外，C. minuta合成的两种短链脂肪酸可能都参与维持肠上皮屏障。例如，乙酸和丁酸可通过与G蛋白偶联受体GPR43和GPR109A 结合来激活核苷酸结合寡聚化结构域3(NLRP3)炎症小体，这会增加IL-18的释放，促进上皮细胞的修复。
丁酸能稳定缺氧诱导因子(HIF)，后者是屏障保护和组织再生的关键分子，它上调紧密连接蛋白，增加杯状细胞的黏蛋白生成，从而增强肠道屏障。
一项研究表明，C. minuta在体外和涉及高脂饮食组的动物研究中改善了肠道紧密连接蛋白(ZO-1)、闭合蛋白(OCLN)和紧密连接蛋白-1(CLDN1)的表达。
肠道通透性增加被认为是脂肪诱导性肥胖的一个驱动因素，与肠道菌群失调和肠道炎症有关。已证实肥胖小鼠的紧密连接减少，这表明肥胖是由肠道通透性增加和跨上皮阻力降低引起的。
肠道紧密连接蛋白下调可导致肠道渗漏，其中脂多糖细菌物质和其他炎症介质通过紧密连接扩散并与宿主免疫细胞相互作用，导致低度炎症、暴食并最终导致体重增加。
-调节甘油三酯和游离脂肪酸的积累
此外，与肥胖水平或体脂相关的身体质量指数(BMI)也与肠道中C.minuta的丰富程度密切相关。调节脂肪酸的合成和氧化以及抑制脂肪生成对体脂和体重有有利的影响。
早期的一项研究表明，肠道微生物群中C.minuta的存在与肥胖降低之间存在联系。一项针对C.minuta的干预研究表明，在饮食诱导的肥胖小鼠模型中，肝脏甘油三酯和游离脂肪酸的积累受到阻碍。这一发现与基因表达水平一致，在补充了C.minuta的动物模型中，编码肝脏葡萄糖激酶的gck基因受到强烈抑制。
葡萄糖激酶的过度表达促进了糖的过度吸收、肝脏脂质积累和棕色脂肪组织(BAT)中产热蛋白的下调，导致肥胖。从机制上讲，增强BAT中的脂肪组织产热作用并诱导白色脂肪组织(WAT)褐变可导致体重减轻。
-通过调节胆汁酸代谢来发挥抗肥胖能力
胆汁酸代谢对于调节葡萄糖和能量代谢、肠道完整性和免疫力至关重要。胆汁酸代谢的改变与肥胖密切相关。胆汁酸代谢通过刺激脂肪酸氧化和抑制甘油三酯和肝脏脂肪酸的产生。
C.minuta的抗肥胖潜力还通过结肠中的胆酸/牛磺胆酸(CA/TCA)比率来展现。这一发现意义重大，为抗肥胖与糖分解代谢以及初级胆汁酸的有效解离之间的关联提供了重要的理论基础。
C.minuta菌株 DSM33407和DSM22607在80%胆汁存在48小时的情况下均对胆汁酸具有高度耐受性。胆汁酸水解酶(BSH)基因已在两种C.minuta菌株中被鉴定，并且由于其水解结合胆汁酸的强能力而高度表达。
C.minuta还通过法尼醇x受体和G蛋白偶联胆汁酸受体(TGR5)促进胆汁酸代谢，而 TGR5 在肠道中高度表达。一些体内研究表明，肠道生态系统中BSH的高水平表达被认为是抗肥胖的关键调节因素，可显著降低体重、肥胖、循环低密度脂蛋白(LDL)胆固醇和甘油三酯。
注：BSH活性是肥胖控制的关键机制目标。利用具有高BSH活性的细菌菌株来丰富肠道微生物群可能是预防和控制肥胖的一种策略。
▸ 炎症性肠病中减少 ↓
炎症性肠病(IBD)是一种影响胃肠道的慢性炎症性疾病，主要有两种类型：克罗恩病和溃疡性结肠炎，每种类型都有不同的生理症状。研究发现，IBD患者的微生物组成会发生变化，其特征是厚壁菌门与拟杆菌门的比例下降。
-抑制NF-κB信号通路和IL-8来减轻结肠炎症
肠道菌群失调伴有短链脂肪酸组成的变化，随后是肠道屏障完整性的破坏，最终通过免疫系统调节引发炎症反应。尽管 IBD 的病因仍不太清楚，但研究表明，它们是由不受控制的炎症反应引发的，与白细胞介素8(IL-8)细胞因子和活性氧(ROS)的增加有关。
许多研究已经证明克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)患者的Christensenellaceae会减少。在发作前立即观察到静止期CD患者中Christensenellaceae的丰度显著下降，这可能表明它们在疾病进展中发挥了作用。在腹泻患者中也观察到了Christensenellaceae的丰度较低。
最近的体外和体内研究表明，C.minuta具有强效抗炎和免疫调节特性。C. minuta通过抑制 NF-κB 信号通路和促炎细胞因子IL-8的分泌来减轻结肠炎症。
-克罗恩病患者缺乏C.minuta
一项对C.minuta的介入研究表明，克罗恩病(CD)患者中缺乏Christensenella minuta(C.minuta)，并且有记录证明它们会在人类上皮细胞中诱导抗炎作用，这支持了它们作为一种新型生物疗法的潜力。
在两种不同的急性结肠炎动物模型和一种人类肠道细胞系中，C.minuta限制结肠损伤、促进粘膜愈合并降低因炎症引起的中性粒细胞(特别是髓过氧化物酶和嗜酸性粒细胞过氧化物酶)的活化。
在C.minuta治疗动物模型中，肠道炎症的非侵入性生物标志人脂质运载蛋白-2(LCN-2)的浓度降低。在基因层面，携带克罗恩病风险基因 IL23R 的个体体内与C.minuta相关的微生物丰度降低，表明肠道微生物组受到宿主遗传学的影响。
据报道，当小鼠补充C.minuta时，IL23R 保护性编码变体会增加，从而预防克罗恩病。C.minuta还会产生丁酸，通过丁酸受体 GPR109a 来控制脂肪细胞、肠上皮细胞和免疫细胞中的炎症反应。
值得注意的是，C.minuta的抗炎功效已被证实与美沙拉嗪(也称为5-氨基水杨酸(5-ASA)，一种用于治疗IBD的药物)相似。
▸ 2型糖尿病患者中减少 ↓
2型糖尿病(T2D)是一种复杂的代谢和内分泌功能障碍，其特征是胰岛素抵抗、胰腺β细胞功能障碍、低度全身炎症、肠道菌群失调、肥胖和其他内分泌疾病引起的高血糖。
中药是一种源自天然产物的补充药物，在治疗代谢综合征方面具有潜力。口服中药干预会影响肠道微生物群，但由于其活性成分(如黄酮类化合物)的亲脂性较差，因此生物利用度较低。肠道菌群的生物转化促进药物的吸收，这对药理学有重大影响。
-增加C.minuta有助于改善糖尿病
中药成分可能会调节宿主肠道菌群的数量。黄芪苓化散(HQLHS)由黄芪、灵芝、桦褐孔菌和苦瓜组成，是专门用于治疗2型糖尿病的中药复方。
最近的一项研究表明，在小鼠模型中，HQLHS抑制了致病菌并丰富了有益菌，特别是C.minuta和Christensenella timonensis。值得注意的是，该研究表明HQLHS显著增加了小鼠肠道菌群中Christensenella的相对丰度。该研究还描述了C.minuta对肝脏代谢的影响，为理解C.minuta在糖尿病治疗和控制中的药理机制奠定了基础。
-减少氧化应激、改善葡萄糖代谢
在同一项研究中，C. minuta DSM 22607 降低了糖尿病大鼠体内的氧化应激、色氨酸和酪氨酸等糖尿病诱因。抗氧化酶和脂质过氧化生物标志物 MDA 的水平也得到了控制。
C. minuta的抗糖尿病特性有多种机制，例如改善糖脂代谢、通过抑制肠道葡萄糖转运中SGLT1和GLUT2的表达来抑制葡萄糖吸收、促进GLP-1分泌以刺激胰岛素抵抗并调节葡萄糖稳态。
▸ 支气管哮喘和过敏性疾病中减少 ↓
-C.minuta丰度较高时患哮喘的可能性较低
小克里斯滕森氏菌(Christensenella minuta)还与支气管哮喘和过敏性疾病有关。研究发现，粪便微生物组中富含C. minuta的儿童患湿疹和对吸入性过敏原致敏的可能性较小。
值得注意的是，家庭环境中克里斯滕森菌科的丰富程度可能在支气管哮喘中发挥重要作用。分析了从健康儿童以及患有哮喘的儿童和成人家中收集的灰尘的宏基因组学谱。他们发现，克里斯滕森菌科在“健康”房屋的灰尘中显著过多，而在“哮喘”房屋的灰尘中却很少。
其他一些研究还发现：肾结石、情感障碍、甲状腺癌、粘膜类天疱疮、多囊卵巢综合征和复发性口疮性口炎也与Christensenellaceae科丰度较低有关。
▸ 过高在一些患者中可能有害 ↑
然而，有证据表明，Christensenellaceae科的丰度较高可能与一些病理之间存在联系。在一项研究中，Christensenellaceae科的丰度较高会增加重症监护病房中患有神经系统疾病的危重患者的死亡风险。
该分类单元在帕金森病患者中显著富集，尤其是在临床特征较差的患者中。在患有阿尔茨海默病、多发性硬化症和神经性厌食症的人中也观察到了Christensenellaceae科的丰富度增加。
Christensenellaceae科与健康表型或疾病之间关联
Ignatyeva O,et al.Front Microbiol.2024
C.minuta和Christensenellaceae科的有益作用可能归因于它们与肠道中许多其他细菌群落相互作用的特殊能力。除了直接作用外，C.minuta还可以通过促进或限制某些分类群的生长来间接影响宿主。
-与Christensenellaceae正相关的菌群
Christensenellaceae与许多菌群呈正相关，包括：
颤螺菌属(Oscillospira)
瘤胃球菌属(Ruminococcus)
粪球菌属(Coprococcus)
普雷沃氏菌属(Prevotella)
嗜粘蛋白-阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila)
罗氏菌属(Roseburia)
-与Christensenellaceae负相关的菌群
相反，几个属与Christensenellaceae呈负相关：
克雷伯氏菌属(Klebsiella)
链球菌属(Streptococcus)
梭杆菌属(Fusobacterium)
经黏液真杆菌属(Blautia)
Magamonas
▸ 能够促进一些有益菌的生长
此外， Christensenellaceae丰度越高，微生物丰富度和多样性就越高。值得注意的是，几种与之呈正相关的菌群已被提议作为新一代益生菌(Oscillospira、Roseburia)或目前已经是这种身份(Akkermansia)。
–C.minuta能够促进双歧杆菌生长
C.minuta能够促进双歧杆菌属的生长，这是通过产生代谢产物如短链脂肪酸(SCFAs)，特别是乙酸和丁酸，这些SCFAs是双歧杆菌属的重要能量来源。这种交叉喂养关系有助于双歧杆菌属在肠道中的定植和增殖。
–C.minuta塑造适合乳酸杆菌生长的环境
C.minuta可能通过产生乳酸来降低肠道pH值，从而为乳酸杆菌属创造一个更适宜的生长环境。此外，C.minuta产生的代谢产物可能直接或间接地激活乳酸杆菌属的代谢途径，增强其在肠道中的竞争力。
–C.minuta促进普拉梭菌生长
Faecalibacterium prausnitzii是一种潜在的下一代益生菌，具有高丁酸生产、抗炎和预防肠道病原体的作用。
研究发现，Christensenella minuta通过产生外源乙酸、半胱氨酸、脯氨酸和赖氨酸来交叉喂养F.prausnitzii，这些都是F. prausnitzii发酵和繁殖所必需的。从而促进了Faecalibacterium prausnitzii的增殖。
–C.minuta与粪肠球菌
C.minuta与F.prausnitzii之间存在正向的相互作用。C.minuta产生的代谢产物可能作为F.prausnitzii的底物，促进其生长和SCFA的生产，特别是丁酸盐，这是一种对肠道健康至关重要的短链脂肪酸。
▸ 减少一些有害菌群
有趣的是，在存在Christensenellaceae的情况下通常会减少几种有害菌群，例如机会性病原体，已知会导致人类和动物感染的克雷伯氏菌和链球菌，以及可能导致癌症的微生物梭杆菌。
因此，我们假设C. minuta可以通过支持有益物种的生长和抑制潜在有害物种来调节肠道微生物群。
–C.minuta抑制克雷伯菌的定植
C.minuta可能通过竞争营养物质或产生抗菌物质来抑制K.pneumoniae等潜在的病原菌。这种竞争和抑制作用有助于维持肠道微生物群的平衡，防止病原菌的过度生长。
–C.minuta限制大肠杆菌的增殖
C.minuta可能通过调节肠道中的氧化还原电位来影响大肠杆菌的生长。由于C.minuta是严格的厌氧菌，它可能通过降低肠道的氧化还原电位来限制需氧菌如大肠杆菌的增殖。
▸ 与甲烷杆菌存在互作并可能影响体重
不同细菌种属很可能通过代谢物转移进行相互作用。Christensenellaceae科和甲烷杆菌科的相互作用可能影响体重指数并呈负相关。
对来自10项独立研究的1821个样本进行了荟萃分析，证实了在科水平(Christensenellaceae科和甲烷杆菌科)和种水平(C.minuta和Methanobrevibacter smithii)之间均存在很强的正相关性。
此外，发现了它们之间的物理和代谢相互作用。作为一种氢气生产者，C.minuta有效地支持了依赖氢气供应的M.smithii的生长。在共同培养时，C.minuta释放的氢气量足以确保M.smithii的生存力，与氢气过量的单一培养中相当。
反过来，M.smithii也能调节C.minuta的代谢，导致短链脂肪酸的产生从丁酸转向乙酸。根据观察到的乙酸盐产量的增加。除此之外，甲烷杆菌科的甲烷生产会导致碳损失和宿主可用能量减少，这可能部分解释了该细菌与体重减轻之间的关联。
Christensenellaceae可能是一种高效益生菌药物的来源，可使许多患者群体受益，尤其是那些患有代谢紊乱和炎症性胃肠道疾病的患者。我们在下面总结了C.minuta作为益生菌在人体健康中的一些作用。
▸ 抗炎作用
C.minuta益生菌活性的所有潜在机制尚未完全了解；不过，已经取得了许多积极的进展。在一系列体外和体内实验中测试了C. minuta DSM 22607。首先，该细菌及其上清液均表现出强大的抗炎潜力，因为它们能够限制HT-29细胞中的IL-8产生，此外发现上清液还能抑制NF-kB信号通路。
从9位捐献者身上分离并测试了 32 株新的C.minuta菌株，以确定最佳候选益生菌药物。他们在一系列实验中分析了这些菌株的抗炎和保护特性，并选出了5种主要候选菌株。五种候选菌株均在体外细胞模型中阻止TNF-α刺激后的NF-kB通路激活并诱导IL-10的产生。
在动物模型中，五种菌株中的两种显著改善了TNBC引起的炎症病变，并具有明显的局部抗炎作用。
此外，还证明了C.minuta菌株在体外模型中刺激人源 PBMC 产生 IL-10的能力。
▸ 保护肠道屏障
其次，C.minuta还显示出保护 TNF-α 受损的 Caco-2 细胞中肠道屏障的能力。这些结果在二硝基苯磺酸(DNBS)和三硝基苯磺酸(TNBS)诱发的结肠炎小鼠模型中得到了证实。
在这两项实验中，C.minuta表现出独特的抗炎特性，保护结肠组织的效果与5-氨基水杨酸(5-ASA)一样有效。该细菌减少了宏观和微观化学损伤，减少了结肠中的免疫细胞浸润(ICI)，限制了氧化应激，并降低了促炎细胞因子的分泌和脂质运载蛋白-2的表达。
▸ 能够产生乙酸盐、丁酸盐
实验还揭示了C. minuta的代谢作用，特别是其产生大量乙酸盐和适量丁酸盐的能力。据报道， C.minuta可以同时产生短链脂肪酸(SCFA)中的乙酸盐和丁酸盐，而大多数微生物只能产生丁酸盐或乙酸盐其中一种。
▸ 抗肥胖能力
对C.minuta DSM22607 的抗肥胖能力进行了研究。他们发现，每天施用2×10^9个C. minuta菌落形成单位(CFU)可防止喂食高脂饮食(HFD)的小鼠体重增加和高血糖，但不影响它们的食物摄入量。
令人惊讶的是，食用益生菌菌株的动物和喂食正常食物的动物在体重增加方面没有统计学上的显著差异；然而，接受载体的HFD喂养小鼠体重增加明显且快速。这强烈表明C.minuta通过改变新陈代谢而不是影响进食行为来限制脂肪堆积。
这些发现与对血清代谢标志物的观察结果相关，即高脂饮食小鼠的瘦素和抵抗素水平下降。C.minuta可能破坏了肝脏脂肪生成，这通过编码葡萄糖激酶的Gck基因表达降低来证明。
此外，益生菌菌株通过上调编码主要紧密连接蛋白的Ocln和Zo1基因，对肠道通透性具有强大的保护作用。这也可能有助于C. minuta通过限制由肠漏引起的全身炎症而发挥抗肥胖作用。
▸ 改善糖尿病
进一步证实了C. minuta的有益作用及其在代谢过程中的关键作用的证据。使用两种Christensenella属菌株(C.minuta DSM 22607 和C.timonesis DSM 102800)治疗小鼠2型糖尿病，两种菌株均改善了许多代谢指标。
管饲益生菌可降低血糖水平、限制氧化应激、促进受损胰岛和肝细胞的修复，并抑制肝脏和结肠中几种促炎细胞因子和 TLR4 的表达。
重要的是，用C.minuta和C.timonesis治疗还上调结肠中的Zonula occludens-1和Claudin-1，从而加强肠道屏障。测试对象血清脂多糖水平下降支持了这一发现。这两种菌株还通过刺激胰高血糖素原的表达、增加血清胰高血糖素样肽-1(GLP-1)水平和限制肝糖异生，对代谢产生了重大影响。
总体而言，C.minuta和C.timonesis改善了2型糖尿病的代谢过程并减轻了炎症反应。
▸ 免疫调节作用
C.minuta能够通过调节肠道微环境影响宿主的免疫系统。研究表明，C. minuta能够促进Th17细胞的分化，这些细胞在维持肠道免疫耐受和防御病原体入侵方面发挥着关键作用。
此外，C.minuta还可能通过与其他肠道共生菌的复杂相互作用，间接影响宿主的免疫系统。肠道微生物群落之间的相互作用是复杂的，C.minuta通过其代谢产物和分泌物，可以影响其他菌群的生长和功能，进而调节宿主的免疫反应。这种间接调节机制为宿主免疫系统提供了额外的调节途径。
最后，C.minuta对宿主免疫系统的调节作用可能还与其在肠道中的定植能力有关。研究表明，C.minuta在人体肠道中具有较高的遗传性，这意味着它能够有效地定植并长期存在于宿主肠道中。这种定植能力可能是C. minuta发挥其免疫调节作用的基础。
▸ 增加有益菌丰度，改善肠道菌群组成
此外，Christensenella菌株通过增加许多有益微生物(如双歧杆菌和Phascolarctobacterium)的丰度来改变肠道微生物群的组成。
06
调节C.minuta的策略
调节C.minuta的策略可以通过多种途径实现，包括饮食调节、益生菌和益生元的使用、药物治疗以及功能性食品的摄入。
▸ 通过饮食调节C.minuta的策略
调节肠道共生菌C.minuta的一种有效方法是通过饮食。
研究表明，某些食物成分可以促进C.minuta的生长和活性。例如，高纤维食物，如全谷物、豆类、坚果和水果，可以作为益生元，为C.minuta提供必要的营养物质。这些纤维在肠道中被微生物发酵，产生短链脂肪酸，这些物质对C.minuta的生长至关重要。
此外，一些特定的益生元，如低聚果糖和菊粉，已被证明能够特异性地增加C.minuta的数量。
▸ 益生元和合生元的应用
益生元是指能够促进肠道内有益菌生长的非消化性食品成分，而合生元则是益生元和益生菌的组合。在调节C.minuta中，益生元和合生元的应用是两个重要的策略。
益生元如多糖、半纤维素、果胶等，能够通过刺激C.minuta的生长，增强其在肠道中的竞争力。合生元则结合了益生元和益生菌的双重优势，通过提供C.minuta所需的营养物质和直接补充C.minuta，更有效地调节肠道微生物群。
▸ 药物和功能性食品的作用
在某些情况下，药物和功能性食品也可以用于调节C.minuta。例如，某些抗生素可以在必要时用来减少有害菌的数量，为C.minuta提供更好的生长环境。
功能性食品，如含有特定益生菌的酸奶或补充剂，可以直接补充C.minuta，增加其在肠道中的数量。此外，一些植物提取物和天然化合物也被研究用于调节肠道微生物群，包括C.minuta。
主要参考文献
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短链脂肪酸这一词经常出现在谷禾的文章和报告中，那你真的了解短链脂肪酸吗？短链脂肪酸(SCFA)主要是肠道微生物群在结肠内通过发酵碳水化合物(包括膳食和内源性碳水化合物，主要是抗性淀粉和膳食纤维)和一些微生物可利用的蛋白质而产生的。
短链脂肪酸主要是乙酸、丙酸和丁酸，在结肠中的浓度比大致为60-70%:20-30%:10-20%。这些代谢产物能够被宿主利用，尤其是丙酸和丁酸，它们发挥一系列促进健康的功能。它们能被肠粘膜有效吸收，作为能量来源，还能作为基因表达调节剂以及特定受体识别的信号分子，对宿主生理产生重要影响。近几年的研究还发现其能够调节免疫细胞发育并抑制炎症。
然而，三种主要短链脂肪酸——乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐——它们在体内的功能和组织分布不同，对宿主生理的影响存在显著差异。丁酸盐优先被肠粘膜用作能量来源，还具有抗炎特性，可增强肠道屏障功能和粘膜免疫。丙酸盐有助于抵抗肝脏中的脂肪形成、降低胆固醇、也有一定的抗炎和抗致癌作用。而乙酸在血液中浓度最高，可用作肝脏胆固醇和脂肪酸合成的底物，增加结肠血流量和氧气吸收，并通过影响回肠收缩来增强回肠运动。
其次，它们与宿主蛋白(如丁酸和丙酸抑制组蛋白去乙酰化酶)和受体的相互作用也不同。因此，特别需要考虑这些短链脂肪酸的微生物来源。与此同时，饮食结构和肠道生理变化如何影响这些脂肪酸的相对产量和在结肠中的浓度也是至关重要的。
本文将重点介绍丙酸盐和丁酸盐，因为这两种短链脂肪酸被认为对健康有重要影响，包括丁酸预防结直肠癌，丙酸促进饱腹感并降低胆固醇。而乙酸是大多数肠道厌氧菌的主要发酵产物，也可由还原性乙酸生成，而丙酸和丁酸则由不同的肠道细菌群产生。
我们将探讨在人类结肠微生物群中已知的形成这两种短链脂肪酸的途径，以及各种饮食和环境因素对其产生的调节可能性。详细了解肠道微生物群的短链脂肪酸代谢及其生理功能对于制定个性化的健康营养方案是必不可少的。
丙酸盐和丁酸盐在结构、来源、生理功能以及对健康的影响方面存在一些差异。
▸ 结构上的差异：
丙酸盐(Propionate)含有三个碳原子，羟基(-OH)位于第二个碳原子上。
丁酸盐(Butyrate)含有四个碳原子，羟基(-OH)位于第四个碳原子上。
▸ 来源上的差异：
丙酸盐通常由肠道细菌通过发酵L-鼠李糖、聚葡萄糖、阿拉伯木聚糖、D-塔格糖、甘露寡糖、昆布多糖等糖类物质产生。
丁酸盐可以通过肠道微生物群发酵富含抗性淀粉和果聚糖的食物来增加，如菊粉、马铃薯、洋葱等。
▸ 功能上的差异：
丙酸盐在体内的主要功能是作为肝脏中糖原合成的前体物质，有助于调节血糖水平，影响食欲。
丁酸盐是结肠上皮细胞的首选能源，有助于维持肠道屏障，发挥免疫调节和抗炎作用。丁酸盐还可以通过减少NF-kB信号传导和诱导凋亡来促进神经保护。
▸ 对健康的影响：
丙酸盐的健康益处主要是调节能量代谢和改善代谢综合征，可能对调节肠道菌群平衡也有积极作用，但其具体影响取决于个体的肠道菌群组成。
丁酸盐对健康的影响更为广泛，包括维持肠道稳态、促进肠道屏障的完整性、刺激绒毛的生长、促进粘蛋白的产生。以及改善认知功能、促进睡眠、调节社交行为和在糖尿病中的潜在益处。
丙酸盐是许多生物(从细菌到人类)的代谢副产物，产生丙酸的代谢途径可分为三类。主要发酵途径将不同的碳源分解代谢为丙酸盐(图A)；分解代谢途径则能将多种氨基酸降解为丙酸盐(图B)；此外，通过与从丙酮酸或二氧化碳生成生物质前体相关的合成代谢途径也可以生产丙酸盐(图C)。
产生丙酸盐的代谢途径
doi.org/10.3390/fermentation3020021
肠道微生物通过发酵不可消化的碳水化合物产生的丙酸盐是体内丙酸盐的主要来源。下面将讲述肠道中丙酸盐通过发酵碳水化合物的三种主要产生途径以及参与这些途径的微生物。
与氨基酸降解和生物合成途径相比，发酵途径不仅提供能量，还帮助消耗由糖分解代谢产生的还原辅因子。它们在能量产生和维持氧化还原平衡中的作用，使这些途径能够与细胞生长相耦合。
能够产生丙酸盐的微生物种类
doi.org/10.3390/fermentation3020021
▸
丙二醇相关途径
• 鼠伤寒沙门氏菌和Roseburia inulinivorans在这一过程可以产生丙酸
丙酸盐在肠胃中的生成是由1,2-丙二醇(PDO)发酵菌和PDO消耗菌组成的微生物联合作用的结果。已知一些生物体(如鼠伤寒沙门氏菌和Roseburia inulinivorans）能同时进行这两种过程。
在二醇脱水酶和两种常与乙酸代谢相关的混杂酶（辅酶A依赖性醛脱氢酶磷酸转酰基酶和乙酸激酶）的共同作用下，PDO分解代谢为丙酸，同时生成一个ATP和一个还原辅因子。
然而，通过该途径产生丙酸取决于可用于其他细菌生长的碳水化合物，据报道岩藻糖和鼠李糖是丙酸的前体。
通过1,2-丙二醇形成丙酸的微生物途径
doi: 10.1111/1462-2920.13589.
霍氏大肠杆菌(E.hallii)和罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)虽然无法在岩藻糖或鼠李糖上生长，但仍然能够利用1,2-丙二醇产生丙酸和丙醇。此外，宏基因组研究表明，其他肠道厌氧菌，包括Flavonifractor plautii、Intestinimonas butyriproducens和Veillonella spp. 也可能能够从这种底物中产生丙酸。因此，不同细菌之间中间体 1,2-丙二醇可能在脱氧糖生产丙酸中发挥重要作用。
▸ 丙烯酸酯途径
丙烯酸酯途径在消耗NADH的情况下，使乳酸在ATP中性条件下转化为丙酸。该途径存在于几种细菌中，包括丙酸梭菌(Clostridium propionicum)、埃氏巨球菌(Megasphaera elsdenii)和瘤胃普氏菌(Prevotella ruminicola)。
虽然多种底物可以分解为丙酸和乙酸，包括乳酸、丝氨酸、丙氨酸和乙醇，但葡萄糖发酵在这过程中似乎不会导致任何天然生产者产生丙酸，这可能是因为葡萄糖发酵不会触发启动循环所需的乳酸消旋酶的表达。
▸ 琥珀酸途径
琥珀酸途径主要存在于拟杆菌门和厚壁菌门中，拟杆菌门的一些细菌从膳食碳水化合物生成丙酸，并且拟杆菌门的相对丰度与人类粪便中丙酸盐的相对水平相关。
• 琥珀酸转化为丙酸盐还需要维生素B12
琥珀酸是丙酸的前体，但在高pCO2(二氧化碳分压)和高稀释率等条件下，它可在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶受到抑制的拟杆菌属培养物中积累。琥珀酸转化为丙酸还需要维生素B12，如果缺乏B12，琥珀酸可能无法转化成丙酸盐。
人类结肠中的一些厚壁菌门细菌(例如Phascolarctobacterium succinatutens)能将琥珀酸转化为丙酸；其他革兰氏阴性菌通过琥珀酸途径(如韦荣氏球菌属)或丙烯酸酯途径(Megasphaera elsdenii)将乳酸转化为丙酸盐。
▸ 氨基酸降解产生丙酸
缬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸和蛋氨酸的降解可导致通过丙酰辅酶A产生丙酸和ATP。
由于氨基酸的合成和随后的分解代谢途径存在于多种微生物中，因此可以使用氨基酸合成代谢和分解代谢途径的组合从葡萄糖生产丙酸。
几种拟杆菌在蛋白水解和肽形成丙酸方面发挥重要作用。
苏氨酸的产生和分解代谢已在大肠杆菌中得到广泛研究，作为丙酰辅酶A的可能来源，可用于生产各种化学物质，包括丙醇、红霉素和3-羟基戊酸。此外，考虑到氧化还原和能量平衡，缬氨酸/异亮氨酸和苏氨酸途径的组合具有协同作用，可以略微提高丙酸产量。
除此之外，可以利用丙酮酸经过柠檬酸途径产生丙酸，由于和菌群关联较小，在这就不展开描述了。
▸ 增加丙酸盐生成的底物
一些益生元等化合物可以影响丙酸盐的生产，不过由于浓度以及肠道微生物群落构成的不同，这些化合物的调节丙酸盐产生时具有一定差异。
• L-鼠李糖能够明显增加丙酸盐产量
L-鼠李糖或6-脱氧-L-甘露糖是一种天然脱氧糖。它存在于多种动物、植物和细菌多糖中。在短期体外实验中，L-鼠李糖已被证明能使丙酸产量增加四倍于乳果糖。
在一项人体体内研究中也获得了类似的结果，其中受试者在三个不同的时间被给予25克L-鼠李糖、乳果糖或D-葡萄糖。摄入后24小时测量血清丙酸，L-鼠李糖的血清丙酸明显高于乳果糖或D-葡萄糖的血清丙酸。
一项长期研究也证实了L-鼠李糖诱导丙酸的作用，该研究结果表明，与摄入D-葡萄糖作为对照相比，摄入25克L-鼠李糖可显著提高人体28天内的血清丙酸水平。
• 抗性淀粉有助于增加丙酸
抗性淀粉对淀粉酶降解具有抗性，但它会发酵成丁酸或丙酸。特别是，来自大米的抗性淀粉与丙酸产量增加有关。
研究了抗性淀粉在大鼠体内的发酵情况，饲喂抗性淀粉(630g/kg饲料)的大鼠的肝脏甘油三酯和总胆固醇浓度显著低于对照组。与此同时，血清丙酸浓度也显著增加。
• 菊粉对于增加丙酸和丁酸非常有效
菊粉属于果聚糖家族，主要由β-(2,1)连接的果糖基组成。它天然存在于菊苣和菊芋等开花植物中。作为益生元，菊粉已被证明对增加丁酸和丙酸的产量非常有效。使用人体肠道微生物体外模拟研究了菊粉增加丙酸的效果。
补充菊粉1周(5g/d)后观察到短链脂肪酸产生的代谢变化。较高浓度的短链脂肪酸源于丙酸和丁酸产量的增加。
此外一项针对喂食菊粉(10%)的大鼠的体内研究也导致丙酸产量大幅增加，高达 58.4mmol/。
• 聚葡萄糖
聚葡萄糖是一种支链、随机聚合的多糖，主要由葡萄糖合成，在胃肠道上部不会被消化。使用结肠模拟器研究了这种底物对结肠微生物组成和代谢活性的调节作用。与对照糖木糖醇(8.3mmol/L)相比，短链脂肪酸产量显著增加，尤其是丙酸盐(22.9mmol/L)。
• 阿拉伯木聚糖
阿拉伯木聚糖是许多谷物中发现的主要非淀粉多糖，是膳食纤维的一部分。
在体内研究中，比较了54只大鼠，这些大鼠分别喂食对照饮食(含710g/kg小麦)、阿拉伯木聚糖补充饮食(610g/kg小麦淀粉加100g/kg玉米阿拉伯木聚糖)和胆固醇补充饮食(不含或含2g/kg 胆固醇)。由于短链脂肪酸的积累，尤其是丙酸(摩尔百分比>45%)，盲肠pH值从7降至6。然而，丁酸的产生不受影响。
车前草是一种可溶性纤维来源，可提供与麦麸阿拉伯木聚糖相当的多糖。在一项大鼠体内研究中，比较了车前草(5%)对盲肠和结肠发酵的影响与麦麸 (10%) 的影响。研究发现，车前草发酵可产生更高的短链脂肪酸，尤其是盲肠和所有结肠中的丙酸更多。
除此之外，D-塔格糖、甘露寡糖、昆布多糖等物质也可以增加人体丙酸盐的产生。
丙酸盐已被证明具有抗脂肪形成和降低胆固醇的作用。它还对体重控制和进食行为有很强的影响。此外，有研究表明，丙酸和丁酸一样，对结肠癌细胞具有抗增殖作用。
丙酸盐对健康的影响
doi: 10.1111/j.1753-4887.
然而，与结肠细胞用作能量来源的丁酸不同，丙酸在血液循环中的浓度较高。因此，丙酸的生物活性可能不仅限于结肠本身，还扩展到人体的其他部位。需要强调的是，了解体内结肠丙酸浓度或短链脂肪酸浓度不足以推断健康状况。
▸ 影响肝细胞的脂质合成
肝脏的脂质合成包括将饮食来源的脂肪酸和甘油转化为具有不同脂肪酸组成的胆固醇和甘油三酯。然后，这些肝脏脂质分子被结合到脂蛋白中，从而通过循环分布到各种组织中。
• 脂质合成受到短链脂肪酸的强烈影响
有趣的是，肝细胞中的脂质合成受到肠道纤维发酵产生的短链脂肪酸的数量和类型的强烈影响。丙酸盐已被确定在其中一些过程中发挥重要作用。
对肝脏脂质合成的饮食调节早期观察显示，膳食纤维摄入与肝脏脂质合成密切相关。这种影响的部分原因如下：1）粪便中胆固醇和胆汁酸从肠道排出的增加；2）胆固醇向胆汁酸的肝脏转化率较高；3）通过减少乳糜微粒的大小和降低胆固醇在乳糜微粒中的掺入来优化脂蛋白的外周代谢。
• 降低血清胆固醇水平、抑制脂肪酸合成
短链脂肪酸作为微生物碳水化合物发酵的产物，在肝脏脂质合成中发挥着特定作用，已被证明在喂食大鼠时可降低血清胆固醇水平。对分离的大鼠肝细胞的体外研究表明，丙酸对脂肪酸合成有抑制作用，但对胆固醇合成没有抑制作用。
其他大鼠实验表明，加入纤维的饮食可降低肝和血浆胆固醇水平及血浆甘油三酯中的胆固醇，而肝甘油三酯没有受到影响。
尽管这些研究的结果令人信服，但其他研究并不总是能够证实丙酸盐对脂质代谢的抑制作用。例如，每天在面包中补充9.9克丙酸盐不会改变6名健康志愿者的脂质代谢，甚至会导致5名受试者的甘油三酯浓度升高。
在另一项研究中，比较了丙酸盐对人和大鼠肝细胞脂质代谢的影响。发现浓度为0.1mmol/L的丙酸盐对大鼠乙酸盐合成脂质有抑制作用。然而，在人类肝细胞中，需要更高浓度的丙酸盐(约10-20 mmol/L)才能获得同样的抑制作用。该值比门静脉血中丙酸盐的浓度高100-200倍，表明大鼠模型不能完全外推到人类的情况。
▸ 作为影响饱腹感的分子
丙酸盐不仅具有降低胆固醇和抗脂肪生成的作用，还可能通过刺激饱腹感来控制体重。已有研究表明，短链脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸)具有诱发饱腹感的作用。
• 丙酸盐影响肠道激素的形成进而影响饱腹感
现有证据表明，细菌调节肠道激素(如胰高血糖素样肽1(GLP-1)和肽YY(PYY))的形成，是通过短链脂肪酸介导的。乙酸、丙酸和丁酸的生理浓度，以及pH值从7.5降至6.0，会显著增加肠内分泌结肠细胞系STC-1中的胰高血糖素原和PYY。
GLP-1和PYY是刺激饱腹感的激素，由L细胞(主要位于回肠和结肠)响应营养摄入而释放。GLP-1促进胰岛素分泌和胰腺β细胞增殖，同时控制肌肉细胞中的糖原合成；而PYY则减缓胃排空。相反，生长素释放肽刺激食欲，主要由胃中的P/D1细胞产生。
不易消化的碳水化合物，如低聚果糖、乳糖醇和抗性淀粉，通过调节肠道肽GLP-1、PYY和生长素释放肽的产生，有效地诱导饱腹感，这一机制还涉及肠道微生物群落。
• 丙酸盐对摄食行为有显著影响，诱导瘦素产生
在短链脂肪酸中，丙酸盐被重点研究作为一种饱腹感诱导剂，对能量摄入和摄食行为有显著影响。人体和动物试验表明，丙酸盐给药(体内范围为130-930mmol/L，体外范围为0.01-10mmol/L)显著增强饱腹感并降低进食欲望。
丙酸盐触发的饱腹感信号之一是瘦素，这是一种强效的厌食激素，通过中枢神经系统中表达的受体抑制食物摄入。研究显示，每天服用500µmol的丙酸盐几乎使小鼠血浆中的瘦素浓度翻了一倍。
在另一项研究中，浓度为3mmol/L的丙酸在mRNA和蛋白质水平上诱导了人内脏脂肪组织中瘦素的产生。这些数据表明，肠道微生物群对肥胖的调节作用可能部分由短链脂肪酸(特别是来自微生物碳水化合物发酵的丙酸)介导。
▸ 影响心脑血管健康
丙酸盐通过与肠道受体GPR 41和GPR 43(也称为脂肪酸受体FFAR2和FFAR3)相互作用，对心脑血管健康具有一些潜在的影响。
• 脑血管患者体内的丙酸盐含量较低
编辑
谷禾的数据中发现，与健康对照相比，脑血管疾病患者中的丙酸盐含量较低，并且具有明显的统计学差异。因此丙酸盐的含量可能是影响心脑血管健康的一个重要指标。
• 较高的丙酸盐浓度患冠状动脉硬化风险较低
最近一项大型横断面研究表明血浆丙酸浓度与冠状动脉疾病存在关联，较高浓度的丙酸盐与较低的冠状动脉粥样硬(CAD)风险相关，且与已知的心血管风险因素无关。
如上所述，越来越多的实验数据表明，丙酸盐可能对高血压、内皮功能障碍和高胆固醇血症等心血管风险因素产生有益影响。
▸ 丙酸盐在癌症中的潜在作用
短链脂肪酸对癌症(尤其是结肠癌)的影响已被广泛研究。丁酸能够调节基因表达，并对细胞凋亡和细胞周期的关键调节因子产生影响。
几种机制促成了丁酸对基因表达的调节作用。这些机制包括组蛋白和非组蛋白的过度乙酰化以及DNA甲基化的改变，从而增强了转录因子对核小体DNA的可及性。
• 丙酸盐诱导结直肠癌细胞凋亡
在一项研究中，丙酸盐和乙酸盐(浓度分别为26-40和9-16mmol/L)在人类结直肠癌细胞系中诱导了典型的细胞凋亡迹象。这些迹象包括线粒体跨膜电位的丧失、活性氧的产生、胱天蛋白酶3加工和核染色质凝聚。
• 抑制结肠癌细胞系的生长
短链脂肪酸对结肠上皮细胞增殖具有矛盾作用。虽然这些阴离子刺激正常隐窝细胞，但它们抑制结肠癌细胞系的生长。
丁酸盐和丙酸盐也是诱导分化和细胞凋亡的最有效脂肪酸。因此，它们通常可以预防癌症的发展，尤其是预防结直肠癌。虽然丁酸比丙酸更有效，但它主要被结肠细胞吸收作为能量来源。相比之下，丙酸和乙酸盐进入血液循环的浓度比丁酸高得多，并且它们被肝脏大量吸收(约60%)。由于这些阴离子在肝脏中的浓度很高，它们很可能会影响肝癌细胞以及已知会导致肝脏转移的其他典型癌细胞，例如乳腺癌和结肠癌。
一项针对猝死患者的研究表明，外周血中的短链脂肪酸数量可以量化。因此，这种循环中的丙酸盐、乙酸盐和丁酸盐的抗癌作用非常值得研究；例如，这种影响会在多大程度上延伸到小肠、大肠和肝脏之外，从而影响不同的组织？
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• 丙酸盐过量可能与阿尔茨海默病相关
最近的几项研究提供了丙酸盐与阿尔茨海默病(AD)之间联系的证据。例如，分析了阿尔茨海默病患者和健康对照者的唾液样本，发现阿尔茨海默病患者的丙酸水平比健康对照者高出1.35倍。分析了轻度认知障碍者、阿尔茨海默病患者和健康对照者的唾液样本，也发现AD患者的丙酸水平显著升高。
几项啮齿动物研究也将粪便和循环中丙酸盐水平与阿尔茨海默病联系起来。接受AD患者粪便微生物群移植的小鼠丙酸水平高于对照组。
此外，发现阿尔茨海默病小鼠海马体中的丙酸增加了1.23倍。也发现阿尔茨海默病小鼠前额叶皮层中的丙酸浓度显著高于野生型小鼠，6个月大的阿尔茨海默病小鼠粪便中的丙酸浓度也显著更高。
• 丙酸血症的丙酸盐代谢异常
丙酸血症是人类最常见的有机酸代谢紊乱，是一种由丙酰辅酶A羧化酶基因缺陷引起的先天性代谢错误，丙酸过量且无法通过丙酰辅酶A转化。
丙酸血症患者的体内丙酸及其代谢物水平显著升高，会引起代谢性酸中毒、血氨升高，可能还会诱导一些严重的并发症如脑损伤、心肌病发生。
•有研究认为过多的丙酸盐可能导致肥胖和糖尿病
2019年哈佛大学公共卫生学院发表的一篇文献称：小鼠长期接触丙酸将导致肝细胞产生更多葡萄糖，形成高血糖症，这是糖尿病的一个典型特征。此外，研究人员还发现，长期服用丙酸盐剂量的小鼠，其体重会显著增加，胰岛素抗性也会增大。
还对14名健康人开展对照试验，受试者被随机分为两组，其中一组的餐食中添加1克丙酸盐，另一组添加安慰剂。结果显示，进餐后不久，丙酸盐组受试者血液中的去甲肾上腺素水平显著升高，胰高血糖素等激素水平也有所增长。这表明丙酸盐可能会作为“代谢破坏者”，增加人类患糖尿病和肥胖症的风险。
而这与前文丙酸盐会影响脂质合成与摄食行为相矛盾，因此，丙酸盐对人体的影响可能取决于其含量以及人体独特的肠道菌群结构与代谢能力。
内源性丙酸盐与外源性丙酸盐存在区别
内源性丙酸：指的是人体内部产生的丙酸，通常情况下，人体中的微生物能够在结肠中通过发酵未完全消化的碳水化合物来产生丙酸，这些丙酸对人体是有益的。
外源性丙酸：指的是从外部来源摄入的丙酸，比如通过食物摄入或作为补充剂。以及在一些药物中也可能含有丙酸盐。
★ 外源性丙酸盐摄入过多对代谢健康有害
但已经有各种研究表明，外源性地摄入和自体产生的丙酸作用并不一样，外来的丙酸对个体的许多代谢过程有不利影响。
哈佛大学公共卫生学院的研究人员完成了一项实验，发现从食品中摄入的丙酸在短期内会导致高血糖、胰岛素偏高，而且长期摄入将会造成肥胖和胰岛素抵抗等更严重的症状。
我们通过口腔摄入含丙酸添加剂的食物后，会激活我们的交感神经系统，并促使体内胰高血糖素和脂肪酸结合蛋白4等激素的升高。受到激素影响，肝糖原持续分解，血糖升高。身体开始分泌更多胰岛素进行代偿降低血糖浓度，最终导致胰岛素抵抗和肥胖产生。
这项研究表明，自身产生的丙酸和外界摄入的丙酸具有不同的功能，我们推测，这是因为从食物中摄入会极大地增加细胞和丙酸的接触，而细菌产生的仅仅只会局限在结肠部分。
在人体肠道中，丁酸由膳食纤维经细菌发酵产生，通过两种代谢途径。在第一条途径中，丁酰辅酶A被磷酸化形成丁酰磷酸，并通过丁酸激酶转化为丁酸。在第二条途径中，丁酰辅酶A的辅酶A部分通过丁酰辅酶A：乙酸辅酶A转移酶转移到乙酸盐，从而形成丁酸和乙酰辅酶A。其中丁酰辅酶A：乙酸辅酶A转移酶途径占主导地位。
对人类粪便微生物群的放射性同位素分析也表明，肠道中的大多数丁酸盐是由碳水化合物通过Embden-Meyerhof-Parnas(糖酵解途径)由乙酰辅酶A产生的。
• 少量的丁酸盐也可由蛋白质合成
除了碳水化合物，少量的丁酸也可以通过谷氨酸、赖氨酸、戊二酸和γ-氨基丁酸途径由蛋白质合成。厚壁菌种也对氨基酸表现出高活性，特别是肠单胞菌(Intestinimonas AF211)，它通过不同的途径将葡萄糖和赖氨酸发酵成丁酸。
形成丁酸盐的微生物途径
doi: 10.1111/1462-2920.13589.
碳水化合物通过糖酵解发酵为丙酮酸显示为绿色，从乙酰辅酶A形成丁酸盐显示为黑色，氨基酸发酵途径显示为蓝色(以中间体命名不同的谷氨酸途径)，乳酸和琥珀酸发酵分别显示为紫色和粉色。
• 人结肠中的瘤胃球菌和毛螺菌是产丁酸的主力
除食源性丁酸，人体内丁酸主要是由盲肠和结肠的厌氧型细菌发酵产生，而由胃和小肠产生的丁酸含量极低。大肠产丁酸的菌种主要是梭菌属XIVa和IV族，以及真杆菌属和梭杆菌属
盲肠和结肠中丁酸的产生速度和数量主要取决于肠道微生物组成、日常膳食中可利用发酵成分组成等。在人的结肠中，厚壁菌门中的瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)这两个主要科，以及包括丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)和梭菌科(Clostridiaceae)在内的其他厚壁菌门物种，都发现了丁酸生产菌种与非生产菌种的交替存在。
但应注意，许多人类结肠的主要厚壁菌门(例如Blautia spp.、Eubacterium eligens、Ruminococcus spp.)缺乏从碳水化合物中生成丁酸的能力。
产生丁酸盐的细菌被认为在生命的第一年内定植于宿主，并且在成年时占总细菌群落的20%以上。在消化道中发现的已知丁酸盐生产者中，大多数似乎属于毛螺菌科和瘤胃球菌科。我们将简要介绍两个丁酸生产菌。
▸ 普拉梭菌
普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)是健康人类微生物群中最丰富的菌种之一，也是主要的丁酸盐生产者之一。它通过丁酰辅酶A：乙酸辅酶A转移酶产生丁酸，并消耗乙酸。
虽然F.prausnitzii菌株是专性厌氧菌，但在核黄素(维生素B2)和还原性化合物(如半胱氨酸或谷胱甘肽)存在的情况下，低浓度氧气也能促进其生长。
氧气消耗会伴随丁酸形成的减少。F. prausnitzii分离株在利用食物多糖(如淀粉和半纤维素)生长方面能力有限，但一些菌株可以利用菊粉和果胶衍生物，并且普遍利用糖醛酸。
• 肠道炎症患者产生丁酸会减少
F. prausnitzii在炎症性肠病患者中很少见，尤其是克罗恩病，有证据表明它具有抗炎作用，因此引起了人们对其作为潜在治疗药物的兴趣。同样，据报道，Butyricicoccus pullicaecorum在炎症性肠病患者中较少见，并且也可能具有治疗潜力。
注：其他瘤胃球菌科细菌也能产生丁酸，但人们对大多数此类生物知之甚少。关于Faecalibacterium prausnitzii，详见：肠道核心菌属——普拉梭菌（F. Prausnitzii），预防炎症的下一代益生菌
▸ 毛螺菌科
直肠真杆菌(Eubacterium rectale)和密切相关的罗氏菌属(Roseburia)构成了产丁酸毛螺菌科的主要群体，它们具有相同的丁酰辅酶 A：乙酸辅酶 A 转移酶途径来生产丁酸，并且其丁酸合成基因的基因组组织也相同，从乙酰辅酶A到丁酰辅酶A。
• 罗氏菌属通过代谢饮食多糖产生丁酸
在某些Roseburia菌株中，特别是在弱酸性pH值下，丁酸几乎是唯一产生的发酵酸，乙酸的净消耗通常伴随着丁酸的形成。一些其他菌株和物种除了产生丁酸外，还产生甲酸和乳酸。基因组分析表明，该群体具有相当大的利用饮食来源的多糖的能力，包括淀粉、阿拉伯木聚糖和菊粉，不同菌株和物种之间的差异很大。
其他拥有丁酰辅酶A：乙酸辅酶A转移酶基因的毛螺菌科包括Eubacterium hallii、Anaerostipes hadrus、Coprococcus catus、与分离株SS3/4和M62/1有关的未鉴定物种。
• 一些毛螺菌科细菌利用乳酸和乙酸来产生丁酸
某些毛螺菌科能够在乳酸和乙酸盐存在下生长并产生丁酸，其总净化学计量为4mol乳酸和2mol乙酸盐产生3mol丁酸 。
这包括仅使用D-乳酸的物种Anaerostipes hadrus和能够利用两种乳酸异构体的E. hallii。
此外，双歧杆菌等常见益生菌配方中的微生物与丁酸盐生产者之间的交叉喂养相互作用已被证明是可以产丁酸盐的。
人体肠道中的主要丁酸生产者
doi: 10.3389/fmicb.2022.1103836.
▸ 增加丁酸盐生成的食物
饮食对人体微生物群有显著影响，通过饮食干预可显著改变细菌数量并增加微生物多样性。富含纤维的饮食对丁酸盐的产生特别有益，因为它可以滋养产生丁酸盐的细菌。
• 高纤维饮食能够有效增加丁酸盐的生成
蔬菜、水果、豆类和全谷物，它们含有膳食纤维，可被肠道细菌发酵成丁酸盐等有机化合物。通过食物增强微生物群是促进消化系统健康和丁酸盐生成的有效且安全的方法。因此，增加丁酸盐产量的最佳方法是通过高纤维饮食。
• 高脂、低纤维饮食不利于丁酸盐的生成
高蛋白、高脂肪、低碳水化合物的饮食已被证明会破坏微生物组中丁酸盐的产生。在一项研究中，研究人员分析了短期饮食限制碳水化合物摄入量的肥胖参与者的微生物组，从而限制了他们对植物性膳食纤维的消耗。
在低碳水化合物饮食(每天24克)和中等碳水化合物饮食(每天164克)4 周后，短链脂肪酸的浓度低于高碳水化合物饮食(每天399克)。具体来说，当碳水化合物摄入量减少时，丁酸盐浓度会降低。
同时还发现，厚壁菌门细菌Roseburia和E.Rectale的密度与丁酸盐浓度之间存在联系，两者都随着碳水化合物摄入量的减少而降低。
一些食源性物质产生短链脂肪酸的量
• 抗性淀粉
研究表明，从生马铃薯、高直链淀粉玉米和全谷物中提取的阿拉伯木聚糖中，含有高含量2型抗性淀粉的食物显著增加了丁酸盐的产量。
在174名健康年轻人的饮食中添加马铃薯抗性淀粉后，丁酸盐产量增加。玉米、菊苣和玉米中的抗性淀粉也进行了测试，但只有当食用土豆中的抗性淀粉时，粪便中的丁酸总量才会显著增加。
• 果聚糖（菊粉）
许多研究表明，菊粉可以增加短链脂肪酸的产量，包括丁酸盐。这可能解释了香蕉在溃疡性结肠炎和克罗恩病患者的饮食中如此有效的原因之一。然而，链长较短的果聚糖通常比链长的果聚糖（如菊粉）更容易喂养产丁酸菌。
也就说，抗性淀粉和果聚糖(短链低聚果糖和长链菊粉)在肠道中发酵时会产生丁酸盐。
富含抗性淀粉的食物：全麦面包、燕麦、大麦和糙米等全谷物；黑豆、红豆、绿豆等豆类；马铃薯、玉米、菊苣根、牛蒡根、魔芋根、亚麻籽。
富含果聚糖的食物：洋葱、菊苣、香蕉、朝鲜蓟、芦笋、大蒜、韭菜、西兰花、开心果。
需要注意的
由于人与人之间的常驻微生物存在显著差异，并且它们消化某些底物的能力不同，因此比较明智的选择是食用包含多种抗性淀粉和果聚糖的饮食。例如以马铃薯抗性淀粉、燕麦麸皮纤维或车前草种子或短链低聚半乳糖、长链低聚果糖和谷氨酰胺的混合物的形式短期补充，增加丁酸盐水平。
丁酸盐作为一种重要的的调节因子，是宿主-微生物串扰的关键介体。丁酸盐在体内可以通过脂肪酸氧化为机体供应能量，是肠道上皮细胞的主要供能物质。
丁酸盐还与机体健康密切相关，对调节肠道健康、修复肠道屏障、抑制炎症及癌症等病症意义重大。在养殖业中常添加丁酸盐保护动物健康生长，如预防断奶仔猪腹泻、调节鸡肠道菌群并增强其免疫力等。
▸ 为肠道细胞提供能量
丁酸盐是结肠细胞的主要能量来源，结肠细胞是构成肠道内壁的细胞。
与身体中使用糖(葡萄糖)作为主要能量来源的大多数其他细胞不同，肠道内壁细胞(结肠细胞)主要使用丁酸盐。如果没有丁酸盐，这些细胞就无法正确执行其功能。
• 丁酸盐为结肠细胞提供能量，细胞利于产丁酸盐细菌的生长
厚壁菌属的成员以产生丁酸盐而闻名，像Roseburia，Faecalibacterium prausnitzii，直肠真杆菌(E.rectale)等。
这种关系是相互的。丁酸盐为结肠细胞提供燃料，作为回报，这些细胞有助于提供一个无氧环境，有益的肠道微生物在其中茁壮成长。这可以控制炎症，保持肠道细胞健康，并使肠道细菌保持健康。
▸ 促进肠道运动
实验研究表明，丁酸盐通过作为短链脂肪酸受体的配体和激活剂，诱导肠道激素肽YY或介导肠嗜铬细胞释放5-羟色胺来促进肠道运动。
丁酸盐还可以通过上调Na+—H+交换器和诱导ATPase离子交换器基因来增强水和电解质的吸收。并且可能有益于预防某些类型的腹泻。
▸ 抗炎、抗癌特性
丁酸盐对肠道具有抗炎和抗癌功能。
肠道内壁会保持低水平的炎症，以防与微生物群接触的粘膜表面发生任何变化。低水平的炎症受到严格控制，但如果它被破坏，会导致氧化损伤，并可能在很长一段时间内导致癌症。
• 丁酸盐减少促炎细胞因子的产生
丁酸盐会阻止体内的一些促炎物质发挥作用。丁酸盐的抗炎作用可减少氧化应激并控制自由基造成的损害。
丁酸盐的抗炎特性，部分原因是其抑制核转录因子(NF-κB)的激活，通过下调NF-κB信号通路，丁酸盐可以调节促炎细胞因子的产生。
• 丁酸盐阻止结肠癌细胞的生长
丁酸盐也是一种组蛋白脱乙酰酶(HDAC)抑制剂。组蛋白脱乙酰酶是大多数癌症中产生的酶。因为丁酸盐是一种抑制剂，它实际上会改变基因表达，抑制细胞增殖，诱导细胞分化或凋亡。因此，它可以阻止癌细胞的发展。
有证据表明，结直肠癌(CRC)患者的微生物组图显示主要产丁酸菌属减少，包括罗氏菌属(Roseburia)、Clostridiales、Faecalibacterium和Lachnospiraceae科成员，而使用产丁酸的丁酸梭菌可有效减少癌细胞增殖并增强癌细胞凋亡。
▸ 修复肠道屏障，防止肠漏
肠上皮细胞的屏障功能是重要的第一道防线，确保上皮层具有适当的通透性。研究发现丁酸盐能够修复和增强肠上皮细胞的屏障功能。
• 丁酸盐上调粘蛋白的表达，增强粘液屏障
最新研究表明，丁酸对肠屏障功能具有保护作用。例如，丁酸能够上调粘蛋白2(MUC2)的表达。粘蛋白2是肠粘膜表面主要的粘蛋白，可增强粘膜层，从而限制有害物质通过肠道。
• 丁酸盐对肠道屏障的影响可能具有浓度依赖性
此外，丁酸还能增加三叶因子(TFF)的表达，这是一种粘蛋白相关肽，有助于维持和修复肠粘膜。丁酸还调节紧密连接蛋白的表达，以降低细胞旁通透性。其中一种机制是通过激活单分子层中的AMP活化蛋白激酶。
体外模型研究表明，丁酸对肠道屏障功能的影响可能具有浓度依赖性。丁酸在低浓度(≤2 mM)时可促进肠道屏障功能，但在高浓度(5或8 mM)时可能通过诱导细胞凋亡来破坏肠道屏障功能。
根据哺乳动物胃肠道中的生理浓度，目前体外模型中推荐使用的丁酸浓度为0-8mM。然而，考虑到大多数丁酸在结肠上皮中被代谢为能量底物，体内和体外模型中治疗剂量可能存在差异。
▸ 抗氧化能力
说起抗氧化，我们先了解一下自由基。它基本上是体内化学反应产生的废物。另一方面，抗氧化剂是身体抵御它们的防御措施。大量自由基会造成损害并压倒身体的修复系统。我们称之为氧化应激。氧化应激被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。
• 丁酸盐增加谷胱甘肽，可以中和自由基
结肠或大肠是身体产生的废物的储存容器。较高的丁酸盐水平已被证明会增加谷胱甘肽的水平，谷胱甘肽是一种在人体细胞中产生的抗氧化剂，可以中和肠道中的自由基(自由基与炎症和许多疾病有关)，从而起到抗氧化作用。
▸ 调节肠道免疫
• 维持厌氧环境，阻止有害菌生长
丁酸通过增强结肠细胞的氧消耗和稳定缺氧诱导因子(HIF)来维持结肠内的厌氧环境，而丁酸的缺失则会促进潜在有害细菌和分子的积聚，例如沙门氏菌、大肠杆菌和一氧化氮(NO)。
肠道中丁酸水平降低，这促进了肠道上皮氧合和鼠伤寒沙门氏菌(S.Typhimurium)的生长，鼠伤寒沙门氏菌是食源性肠道炎症和腹泻的已知病因。
• 影响免疫细胞迁移、粘附
除了营造无氧环境外，短链脂肪酸，尤其是丁酸盐，还可以作为免疫细胞趋化和粘附的调节剂。丁酸可以调节肠上皮细胞介导的中性粒细胞向炎症部位的迁移，并且这种作用是浓度依赖性的。
此外，丁酸在细胞增殖和凋亡中发挥作用。丁酸刺激细胞生长和DNA合成，并诱导细胞周期G1期的生长停滞。虽然低浓度的丁酸会增强细胞增殖，但高浓度的丁酸会诱导细胞凋亡。
丁酸盐等短链脂肪酸可以在先天反应过程中通过影响巨噬细胞和粒细胞以及树突状细胞的抗原呈递发生，也可能在适应性免疫反应过程中通过影响T细胞和B细胞功能发生。
短链脂肪酸的免疫调节作用
doi: 10.1111/apt.14689.
▸ 影响代谢健康
• 对肥胖存在一定影响，但还不能完全确定
包括丁酸盐在内的短链脂肪酸可通过激活肠细胞内的FFAR来降低食欲和体重。这促进胰高血糖素样肽1(GLP-1)和肽YY的释放，前者促进胰岛素分泌并抑制胰高血糖素分泌，后者降低食欲并减缓胃排空。
短链脂肪酸还能减少所谓的“饥饿激素”——胃促生长素(ghrelin)的分泌；FFAR2存在于ghrelin分泌细胞上，包括丁酸盐和丙酸盐在内的FFAR2激动剂可减少ghrelin分泌。
丁酸盐影响脂质代谢的机制
doi: 10.1093/advances/nmx009.
也有证据表明短链脂肪酸作用于交感神经系统，交感神经节中FFAR3的激活导致能量消耗增加。
然而，与丙酸盐一样，关于丁酸盐对食物摄入的影响，有相互矛盾的结果报道。
• 丁酸盐对控制血糖水平可能有潜在好处
研究发现，糖尿病患者和糖尿病前期受试者中丁酸盐水平降低。
丁酸在肠内分泌细胞(EEC)中与游离脂肪酸受体(FFAR)FFAR2和FFAR3结合，调节肠道激素释放，如胰高血糖素样肽1(GLP-1)和肽YY(PYY)。
丁酸盐通过多种途径影响糖代谢的调节
doi: 10.3389/fendo.2021.761834.
这些激素共同作用以保持血糖水平稳定。当血糖过高时，胰岛素会告诉身体的肌肉和脂肪细胞吸收多余的葡萄糖，所以说这些激素对肥胖和糖尿病很重要。丁酸盐增加这些肠道激素的释放，表明对控制血糖水平和防止体重增加有潜在的好处。
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丁酸盐过低可能会导致以下危害：
•肠道屏障功能受损：丁酸盐有助于维持结肠的“生理性缺氧”，并提供能量给结肠细胞，有助于维持肠道稳态。丁酸盐的减少可能导致肠道屏障功能受损。
•增加慢性疾病风险：变形菌门的兼性厌氧细菌的扩张几乎总是伴随着产丁酸盐细菌丰度的减少，并与许多慢性疾病有关，包括炎症性肠病、肠易激综合症、结直肠癌、2型糖尿病、肥胖等。
•神经炎症：丁酸盐具有抗炎特性，对大脑健康具有重要意义。丁酸盐过低可能导致炎症增加，影响大脑健康。
•睡眠问题：丁酸盐可能作为细菌源性促睡眠信号，丁酸盐过低可能影响睡眠，导致睡眠问题。
•肠道菌群失衡：丁酸盐过低可能导致肠道菌群失衡，因为变形菌门的扩张伴随着产丁酸盐细菌的减少。
•不利于肠道损伤修复：在轻微炎症或轻度溃疡部位添加丁酸盐可以促进肠道损伤的修复，而丁酸盐过少可能不利于溃疡的恢复。
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丁酸盐并不总是越多越好，低浓度丁酸促进细胞增殖和生长，高浓度丁酸反而抑制细胞增殖和生长，增加肠道的通透性。
• 不同部位对丁酸盐的耐受阈值存在差异
胃肠道不同部位对丁酸盐的耐受阈值也存在一定差异，胃和小肠对丁酸的耐受阈值低，结肠和盲肠耐受阈值高。
添加普通丁酸钠制剂(主要在肠道前端被吸收利用），反而造成肠道炎症、菌群失调。
• 肠道严重溃疡时丁酸盐可能加剧症状
更有意思的是，轻微炎症或者轻度溃疡部位添加丁酸盐可以促进肠道损伤的修复，在严重溃疡肠道部位添加，不利于溃疡的恢复，甚至加剧整个溃疡。
有学者发现溃疡部位的粘膜组织对丁酸的代谢降低，甚至只有正常粘膜组织的一半，主要是由于其转运载体和氧化相关的酶活降低。
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谷禾健康
随着国家卫生健康委发布2024版食养指南，以及前几天在上海举办的临床医学与营养食品论坛，越来越多的人开始重视日常膳食的营养与健康。
而说到脂肪，很多人都会“谈脂色变”，想要避免脂肪的摄入，这其实是不正确的。脂肪作为人体必需的基本营养素之一，是不可缺少的。缺乏脂肪会导致人体营养不良、激素失衡，皮肤受损、免疫力下降等一系列问题。
需要明确的是，并非所有脂肪都对健康产生相同的影响，它们之间存在着显著的差异。饱和脂肪和反式脂肪，常见于高加工食品、烘焙食品、油炸食品和一些红肉中，过量摄入这些脂肪可能会导致肥胖、增加心血管疾病和其他健康问题的风险。
而相对优质的不饱和脂肪，对人体健康有着多方面的益处。例如Omega-3脂肪酸能降低血液中的低密度脂蛋白，同时提高高密度脂蛋白水平，从而减少心血管疾病的风险。
2022年底，国家心血管病中心专家委员会心血管代谢医学专业委员会发布了《Omega-3脂肪酸在心血管疾病防治中的作用中国专家共识》，该共识全面、科学地呈现omega-3脂肪酸（高纯度鱼油）在心力衰竭、心肌病、高血压和猝死等多个方面的详细知识，为中国人群的omega-3脂肪酸在预防和治疗心血管疾病中的临床应用提供参考。
此外还具有支持大脑和神经发育、产生抗炎作用、改善认知、抗忧郁、使皮肤更显年轻、调节视网膜健康等作用。
目前的研究认为功效范围从最不健康到最健康：饱和脂肪(SFA)<Omega-6不饱和脂肪酸<单不饱和脂肪酸 (MUFA)<Omega-3不饱和脂肪酸。
特别需要注意的是，人体不饱和脂肪酸Omega-6与Omega-3的比率可能是心血管疾病风险的重要标志。尽管都是人体所必需的重要不饱和脂肪酸，但是在对待炎症方面却展现出了截然不同的作用。Omega-6不饱和脂肪酸促进炎症的发生，引起身体的“失火”；Omega-3不饱和脂肪酸则恰恰相反，缓解并抑制炎症，从而预防重大疾病的发生。
可见他们两者的平衡是非常重要的。这种不平衡可能导致多种疾病，包括血栓形成、炎症、哮喘和炎症性肠病等。
肠道微生物群是我们消化系统中不可或缺的一部分，而不饱和脂肪酸作为一种重要的营养物质，其在消化和吸收的过程中必定有微生物的参与作用。
已经有一些研究发现摄入Omega-3不饱和脂肪酸有助于恢复抗炎肠道微生物群，而健康和多样化的微生物群可以在一定程度上增加Omega-3不饱和脂肪酸的体内转化和代谢。
鉴于不饱和脂肪酸对人体的重要性，以及其作为当前人们关心的重要营养素。本文将以Omega-3脂肪酸为例来讲述这类不饱和脂肪酸对人体的健康益处，可能存在的一些安全隐患。以及主要的饮食来源，日常生活中该如何补充Omega-3不饱和脂肪酸。希望能够在人们日常饮食和临床补充中提供一定的帮助，以此来更好地针对自身情况调节膳食。
我们经常在一些食品或添加剂中听到富含不饱和脂肪酸，那么究竟什么是脂肪酸？什么又是不饱和脂肪酸呢？
脂肪酸是一类含有羧基的脂肪族化合物，通常存在于动植物的脂肪和油中。脂肪酸是构成脂肪分子的基本单元，你可以简单理解为脂肪是由许许多多的脂肪酸分子构成的。
脂肪酸在人体中起着重要作用，包括提供能量、构建细胞膜、合成激素、帮助脂溶性维生素的吸收和保护身体脏器等。
▸ 脂肪酸可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸
脂肪酸根据碳氢链饱和与不饱和可分成两类：一类是分子内不带碳碳双键的饱和脂肪酸，如硬脂酸、软脂酸等；另一类是分子内带有一个或几个碳碳双键的不饱和脂肪酸，如亚麻酸、亚油酸、油酸。
饱和脂肪酸通常是固态的，而不饱和脂肪酸则通常是液态的。
饱和脂肪酸(Saturated fatty acid)，指不含不饱和双键的脂肪酸。一般来说，动物性脂肪如牛油、猪油比植物性脂肪含饱和脂肪酸多。但也不是绝对的，如椰子油、可可油、棕榈油中也含有丰富的饱和脂肪酸。奶制品(如奶油、奶酪和全脂牛奶)中也有较多的饱和脂肪酸。
一般较常见的饱和脂肪酸有辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、花生酸等。
▸ 过量食用饱和脂肪酸会增加心血管疾病风险
饱和脂肪酸摄入过多是导致血胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)升高的主要原因，继发引起动脉管腔狭窄，形成动脉粥样硬化，增加患心血管疾病的风险。
根据世界卫生组织和其他健康机构的建议，应该适度摄入饱和脂肪酸，并将其与不饱和脂肪酸(如单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸)相结合，以维持健康的饮食平衡。
不饱和脂肪酸就是指含有不饱和键的脂肪酸，是构成体内脂肪的另一种不可缺少的脂肪酸。根据双键个数的不同，分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸二种。
▸ 单不饱和脂肪酸
单不饱和脂肪酸(MUFA)是一类含有一个不饱和键的脂肪酸，它们在橄榄油、芥花籽油、花生油等植物油中含量丰富。单不饱和脂肪酸的主要代表是油酸(ω-9脂肪酸)，它在橄榄油中的含量可达84%以上。
油酸具有多种健康益处，包括降低低密度脂蛋白(LDL)胆固醇水平，提高高密度脂蛋白(HDL)胆固醇比例，从而有助于预防动脉硬化。此外，单不饱和脂肪酸还具有抗氧化功能、降血糖功能、调节血脂功能和降低胆固醇功能。
▸ 多不饱和脂肪酸
多不饱和脂肪酸(PUFA)指含有两个或两个以上不饱和键的脂肪酸，根据双键的位置及功能又将多不饱和脂肪酸分为Omega-3系列和Omega-6系列。
Omega-3脂肪酸(Ω3)
需要注意的是，Omega-3脂肪酸并不单指一种物质，而是一组多不饱和脂肪酸。因其第一个不饱和键位于甲基一端的第3个碳原子上，故名Omega-3。
Omega-3脂肪酸主要有α-亚麻酸(ALA)、十八碳四烯酸(SDA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳五烯酸(DPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。
注:ALA是Omega-3脂肪酸的母体，可去饱和并延伸形成其他Omega-3脂肪酸。
omega-3多不饱和脂肪酸的化学结构
Omega-3必须靠食物来获取
Omega-3是一种对人体健康非常重要的不饱和脂肪酸，它对心脏健康、大脑发育和炎症反应有着重要作用。
Omega-3不饱和脂肪酸同时也是人体合成各种激素及内生性物质必要的营养素，但人体无法自行合成，因此必须通过饮食来获取。Omega-3主要存在于深海油性鱼类(如三文鱼、鲭鱼、沙丁鱼)和一些植物性食物(如亚麻籽、奇亚籽、核桃)中。
Omega-6脂肪酸(Ω6)
同理，不饱和键位于第六个碳原子上的脂肪酸，则称为Omega-6脂肪酸。Omega-6脂肪酸在人体内也至关重要，胆固醇必须与Omega-6的亚油酸(LA)相结合，才能正常运转和代谢；人脑中的不饱和脂肪酸Omega-6和Omega-3各占一半。
Omega-6不饱和脂肪酸的食物来源非常丰富，玉米、大豆等植物及其加工产品如炒菜离不开的玉米油、大豆油等植物油以及我们常吃的猪肉、牛肉、羊肉里，Omega-6不饱和脂肪酸的含量都不少。
Ω3与Ω6的平衡对于炎症至关重要！
尽管都是人体所必需的重要不饱和脂肪酸，但是在对待炎症方面却展现出了截然不同的作用。Omega-6不饱和脂肪酸促进炎症的发生，引起身体的“失火”；Omega-3不饱和脂肪酸则恰恰相反，缓解并抑制炎症，从而预防重大疾病的发生。可见他们两者的平衡是非常重要的。
▸ 拓展：反式脂肪酸又是什么？
在生活中我们还能听到一些食品因含有反式脂肪酸而被认为是不健康的产品，反式脂肪酸(trans fatty acid，TFA)是含有反式非共轭双键结构不饱和脂肪酸的总称。
如果与双键上2个碳原子结合的2个氢原子在碳链的同侧，空间构象呈弯曲状，则称为顺式不饱和脂肪酸，这也是自然界绝大多数不饱和脂肪酸的存在形式。反之, 双键上两个碳原子结合的两个氢原子分别在碳链的两侧，其空间构象呈线性，则称为反式不饱和脂肪酸。
与不饱和脂肪酸不同，反式脂肪酸往往对身体有许多危害。研究发现，反式脂肪酸与心血管疾病发生风险之间存在正相关关系。除此之外还会影响生育和胎儿发育、降低记忆、促进肥胖和血栓的形成、影响神经行为。
鉴于对人体的重要性，以及其作为当前人们关心的重要营养素。本文将具体讲述Omega-3不饱和脂肪酸对人体的健康益处，以及可能存在的一些隐患。
首先我们需要清楚的是，Omega-3脂肪酸包括了一类多不饱和脂肪酸，并不单单指一个物质。主要有α-亚麻酸(ALA)、十八碳四烯酸(SDA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳五烯酸(DPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。而ALA是Omega-3脂肪酸的母体，可去饱和并延伸形成其他Omega-3脂肪酸。
▸ α-亚麻酸主要来自植物
α-亚麻酸(ALA)的主要来源是植物，主要集中在一些种子和坚果以及植物油中。亚麻籽、奇亚籽、核桃和蓝蓟籽油是ALA的良好来源，而红花油、向日葵油、玉米油和大豆油则富含亚油酸(18:2 ω-6)。
亚麻籽及其油通常含有45-55%ALA形式的不饱和脂肪酸。大豆油、菜籽油和核桃含有5-10%ALA形式的不饱和脂肪酸。
一些含有α-亚麻酸(ALA)的食物
▸ 深海鱼中含有较多的EPA和DHA
尽管人体能以ALA为前体合成EPA和DHA。然而，ALA生物转化为EPA和DHA的能力有限；因此，我们需要从饮食中摄取。
EPA和DHA最重要的饮食来源是油性深海鱼类（例如鲑鱼、金枪鱼、鲱鱼、沙丁鱼、鲭鱼）和海豹、鲸鱼等海洋哺乳动物的脂肪。除此之外，龙虾、雪蟹、扇贝、章鱼等动物也含有一定量的Omega-3脂肪酸。
一些含有DHA/EPA、ALA的食物
▸ 一些藻类和真菌也可以合成Omega-3
微藻和一些微生物(真菌)也含有Omega-3脂肪酸。据报道，海藻是生物圈中Omega-3脂肪酸(DHA)的主要生产者，许多藻类已被确定为DHA的来源。
寇氏隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)和裂殖壶菌(Schizochytriumsp)是DHA的两个主要藻类来源，其含量分别占总脂肪酸的55%和40%。
Omega-3脂肪酸，特别是EPA和DHA，其实是由浮游植物合成，最终通过食物网转移并沉积到鱼类和海洋哺乳动物的脂质中。
注：最近，十八碳四烯酸(SDA)受到了关注，在饮食中补充SDA比补充ALA更能提高EPA水平。紫草科的植物，如玻璃苣、Echium vulgare和Buglossoides arvensis、大麻油和鱼类，都是SDA的良好来源。然而，SDA并不是人类饮食的主要成分。
Omega-3可以以乙酯(EE)、三酰甘油(TAG)、游离脂肪酸(FFA)或磷脂(PL)形式存在。研究人员表明，各种形式的Omega-3的消化和吸收高度依赖于膳食中的脂肪含量，这会增强胰酶的活性。
膳食脂肪消化
Shahidi F,et al.Annu Rev Food Sci Technol.2018
α-亚麻酸(ALA)被称为必需脂肪酸，因为人类不能从头合成ALA，植物性食品是ALA的主要膳食来源。尽管不能合成ALA，但人体可以通过进一步的去饱和和延伸过程来代谢它，这些过程被认为主要发生在肝脏中。
▸ ALA在人体可代谢转化成EPA、DHA
从膳食ALA合成其他Omega-3脂肪酸的代谢途径如图所示。SDA是从ALA合成的第一个代谢物，随后导致EPA、DPA和DHA的合成。
从ALA合成Omega-3不饱和脂肪酸的代谢途径
Shahidi F,et al.Annu Rev Food Sci Technol.2018
另一个主要途径涉及从亚油酸合成Omega-6不饱和脂肪酸，其中花生四烯酸是主要的最终产物。
▸ 胰岛素和矿物质水平会影响转化率
由于人类饮食中的α-亚麻酸(ALA)水平通常低于亚油酸，因此Omega-6脂肪酸的血浆和细胞水平往往高于Omega-3脂肪酸。
观察到，摄入ALA显著增加血浆和母乳中的EPA和DPA水平，而仅观察到DHA的轻微增加。另一项使用稳定同位素的研究表明，从ALA转化为EPA、DPA和DHA的效率分别为0.2%、0.13%和0.05%。
该转化需要去饱和酶（Δ5和Δ6）、微粒体系统的延长酶以及过氧化物酶体中的氧化以缩短链。一份报告显示，胰岛素水平低以及蛋白质和矿物质(铁、锌、铜和镁)缺乏可能会降低Δ6去饱和酶活性，从而抑制亚油酸和ALA转化为Omega-6和Omega-3。
▸ Ω6和Ω3对于许多激素的合成至关重要
Omega-6和Omega-3不饱和脂肪酸对于一些激素的合成至关重要，例如前列腺素(PG)、前列环素(PGI)、血栓素(TX)、白三烯、氢过氧四烯酸、羟基二十碳四烯酸等。
这些物质参与多种生理作用，包括促/抗炎、促/抗血小板聚集、血管舒张、血管收缩、免疫反应以及细胞生长和增殖。
不同脂肪酸衍生的物质其功能有时相反
例如，源自花生四烯酸的前列腺素的功能与源自 EPA的前列腺素不同。由花生四烯酸形成的PGE2和TXA2在血小板中产生，并通过有效的化学活性和血小板聚集促进炎症，并充当血管收缩剂。
然而，EPA衍生的PGE和TXA仅起到血管扩张剂和抗聚集剂的作用。因此，Omega-6和Omega-3不饱和脂肪酸在生理功能中起着重要作用，这种不平衡可能导致多种疾病，包括血栓形成、炎症、哮喘和炎症性肠病。
此外DHA已被证明是大脑灰质的主要成分，其磷脂形式已被证明是视网膜、睾丸和精子的主要成分。
作为一种重要的不饱和脂肪酸，Omega-3脂肪酸对我们的健康产生着深远的影响。它被认为是一种必需的营养物质，能够帮助维持心血管健康、影响大脑和视力功能、改善炎症、睡眠等。
了解Omega-3脂肪酸对人体健康的积极影响至关重要，跟着谷禾一起探索Omega-3脂肪酸如何成为我们健康生活的重要组成部分。
• 维护心血管健康
Omega-3可以帮助降低心脏疾病风险。它们通过降低血液中的甘油三酯水平、低密度脂蛋白(LDL)中不良胆固醇，减少血小板聚集(降低血栓形成风险)、降低血压同时提高高密度脂蛋白(HDL)中良性胆固醇量来实现这一点。这些作用共同帮助维护心血管系统的健康。
• 抗炎作用
Omega-3脂肪酸可以通过影响炎症介质的产生来调节炎症反应。具体来说，它们能够减少前列腺素E2(PGE2)和白三烯B4(LTB4)等促炎因子的生成。
Omega-3脂肪酸还通过影响多种信号通路来发挥抗炎作用，包括抑制核因子κB(NF-κB)信号通路。
• 调节大脑健康
Omega-3脂肪酸，特别是DHA，是大脑和神经系统正常发育和功能所必需的，是构成脑细胞膜的成分，也是维护脑部健康的重要功臣。它对儿童大脑发育至关重要，有助于提高学习能力和注意力。在成人中，足够的Omega-3摄入量与降低认知衰退和阿尔茨海默病的风险有关。
• 眼部健康
DHA是视网膜的主要成分，对维持视力至关重要。Omega-3的摄入与降低年龄相关的黄斑变性风险有关，这是老年人失明的一个主要原因。
黄斑变性是指由于年龄、遗传、不良环境、慢性光损伤等各种因素的影响，使眼部视网膜处的黄斑发生萎缩，或代谢异常，导致患者出现视力异常的疾病。
• 抗抑郁和焦虑、消除偏头痛
研究表明，Omega-3可以帮助改善抑郁和焦虑症状。尤其是EPA，被认为在调节情绪和抗抑郁中起着重要作用。
Omega-3还能帮助抑制导致疼痛和发炎的“不良”前列腺素的分泌。它也能减少血液的粘度，以促进脑部的血液循环。这将会减少偏头痛的发作次数，亦能减低其严重程度和待续时间。
• 使皮肤更显年轻
Omega-3能令皮肤均衡保湿及保持健康。它能强化围绕于每一个细胞周围的纤柔细胞膜，使细胞获得充足滋养，同时能有效地把细胞内的废物予以排除。它能使真皮层分泌出更强力的胶原和弹性纤维，帮助消除皱纹和细纹，并挺实渐呈松弛的皮肤。
• 改善睡眠质量
一些研究表明，Omega-3的摄入与改善睡眠质量有关，可能通过影响睡眠调节的神经传递物质和激素实现。例如DHA，被认为可以调节褪黑素的产生。褪黑素是一种重要的睡眠调节激素，它帮助调整人体的生物钟和睡眠周期。
此外，Omega-3脂肪酸还可能带来其他潜在健康益处。为了提供更有力的证据，谷禾综合了大量研究资料，探讨了Omega-3不饱和脂肪酸对各种疾病的影响，旨在帮助大家更深入了解Omega-3不饱和脂肪酸。
1
心血管疾病
由于高脂肪饮食，世界范围内的心血管疾病和相关死亡率越来越高。已经对Omega-3不饱和脂肪酸对主要心血管疾病的影响进行了大量研究，如心肌梗死、中风、先天性心脏病、心律失常、心房颤动、亚临床动脉粥样硬化、冠心病、心力衰竭、心源性猝死、瓣膜病和外周动脉疾病。
• 大量人群数据显示较高的Omega-3摄入量的心血管疾病风险较低
格陵兰岛、加拿大北部和阿拉斯加食用传统饮食的原住民，尽管膳食脂肪摄入量较高，但心血管疾病(特别是冠心病)死亡率远低于预期。饮食中的保护成分被认为是由于定期摄入鲸鱼和海豹肉、鲸脂和多脂鱼而含有大量的Omega-3不饱和脂肪酸。
日本人的传统饮食也具有较低的心血管死亡率，这种饮食富含海鲜，包括富含脂肪的鱼类，有时还包括海洋哺乳动物，其中含有大量的EPA和DHA。从前瞻性和病例对照研究中积累的大量证据表明，西方人群中较高的EPA和DHA摄入量与较低的心血管疾病风险相关。
• Omega-3降低心血管疾病风险的具体作用
Omega-3不饱和脂肪酸，尤其是DHA和EPA，通过改变脂质和止血因素(例如血小板聚集和出血时间)来降低心血管疾病的临床风险。
DHA已被证明具有抗血小板聚集、降低三酰甘油作用和抗心律失常作用。在控制高脂饮食的多变量男性模型中，饱和脂肪酸的血清水平较高与冠心病风险增加相关，而Omega-3不饱和脂肪酸中DHA和DPA与冠心病风险呈负相关。
据报道，Omega-3不饱和脂肪酸还可以降低心脏对室性心律失常的敏感性，延缓动脉粥样硬化斑块的生长(通过减少粘附分子表达和血小板衍生生长因子并具有抗炎作用)。降血压，并发挥抗血栓形成和低甘油三酯(空腹和餐后)作用，因此具有心脏保护作用。
Omega-3对心率和血压的影响归因于一氧化氮生成率的增加，减轻对去甲肾上腺素和血管紧张素II的血管收缩反应，增强血管舒张反应，改善动脉顺应性。
Ω3脂肪酸减少心血管疾病风险的机制
Bae JH,et al.Adv Nutr.2023
下图总结了Omega-3对心血管健康的生理影响：
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Shahidi F,et al.Annu Rev Food Sci Technol.2018
• Ω6与Ω3的比率可能是心血管疾病风险的重要标志
此外，Ω6(亚油酸和花生四烯酸)与Ω3(EPA、DHA和亚麻酸)的比率被认为是分析心血管疾病风险的重要生物标志物。然而据报道，组织中的Ω3水平在心血管风险评估中可能比Ω6或AA/EPA比率具有更好的预后和诊断效用。
对之前发表的文章进行了系统综述分析，了解Omega-3不饱和脂肪酸对心血管健康的影响。谷禾将其整理在下图中。
Shahidi F,et al.Annu Rev Food Sci Technol.2018
2
糖尿病
多项研究表明，补充Omega-3不饱和脂肪酸或鱼油对2型糖尿病具有有益作用。研究发现，食用Omega-3不饱和脂肪酸饮食八周后可增加老年人的胰岛素敏感性，并显著降低血清C反应蛋白。
• Omega-3对糖尿病的影响还存在争议
回顾了以前的一些研究，发现Omega-3不饱和脂肪酸对2型糖尿病或代谢综合征患者的血浆三酰甘油(TAG)水平有有利影响，但对总胆固醇、高密度脂蛋白 (HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、空腹血糖或糖化血红蛋白水平没有直接影响。
关于Omega-3不饱和脂肪酸在糖尿病和胰岛素抵抗中的作用仍然存在争议。因此，需要进一步的临床研究来确定Omega-3是否影响人类糖尿病和胰岛素抵抗。
omega-3与糖尿病的研究结果总结
Shahidi F,et al.Annu Rev Food Sci Technol.2018
3
癌症
在过去的十年中，多项实验和流行病学研究表明，Omega-3不饱和脂肪酸可以降低患癌症的风险。
据报道，Ω3不饱和脂肪酸具有抗癌作用，而饱和脂肪酸和Ω6不饱和脂肪酸可能会促进癌症的发展。Ω3不饱和脂肪酸已被证明可以影响多种类型的癌症，包括前列腺癌、结肠癌、乳腺癌、肺癌、结直肠癌、卵巢癌、胰腺癌、皮肤癌和胃癌。此外，Ω3被证明可以提高化疗的疗效和耐受性。
• Omega-3可能的抗癌机制
提出了一些关于Omega-3抗癌作用的分子机制：
(a)减少花生四烯酸衍生的类二十烷酸的生物合成，这导致对癌细胞的免疫反应、炎症调节、细胞增殖、细胞凋亡、转移和血管生成改变；
(b)影响导致新陈代谢、细胞生长和分化变化的转录因子的活性；
(c)改变雌激素的代谢活性，随后雌激素刺激的细胞生长减少；
(d)自由基和活性氧产生的改变；
(e)调节胰岛素敏感性和膜流动性。
据报道，Omega-3不饱和脂肪酸通过降低环加氧酶 COX-2和PGE2水平侵入并抑制肿瘤细胞生长，因此可以作为天然COX抑制剂。
此外，Ω6与Ω3的比率低于5被认为可减缓癌症进展。同时，增加Ω6的摄入量被证明会促进动物和人类患乳腺癌、前列腺癌和结肠癌。
Ω6促肿瘤作用背后的机制包括脂质过氧化、17-β-雌二醇(E2)环氧化后产生致癌物，以及通过增强其他化合物(例如染色质)的基因毒性作用而产生致癌作用。
• 每天适当补充Ω3对癌症患者有积极作用
最近的一项研究表明，将Ω3与1α,25-二羟基维生素D3结合可显著增加乳腺癌细胞系的细胞凋亡。膳食补充Ω3不饱和脂肪酸、α-生育酚、亚麻酸、纤维和植物雌激素对乳腺癌患者具有积极作用。研究表明亚麻籽对乳腺癌患者具有抗增殖活性，并建议绝经前妇女每天摄入25克亚麻籽。
还有研究发现，使用Ω3作为接受放射治疗的头颈癌患者的营养补充剂，有助于他们通过增加蛋白质热量摄入来维持体重并耐受抗癌治疗，从而提高他们的生活质量。
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一些因素会影响Ω3对癌症的效果
某些因素可能会影响Ω3不饱和脂肪酸对癌症的不一致结果：Ω3不饱和脂肪酸的来源、类型(ALA、DHA或EPA)、形式和含量的差异以及Ω6与Ω3的比率和遗传因素，例如COX和脂氧合酶修饰基因的多态性。
需要更多的临床试验来找出针对特定癌症病理的Ω3有效剂量和配方。
4
阿尔茨海默病和认知能力
多项流行病学研究表明，较低的Ω3不饱和脂肪酸摄入量会增加认知能力下降或痴呆的风险，尤其是阿尔茨海默病。
有足够的临床证据表明Ω3不饱和脂肪酸可以预防阿尔茨海默病。DHA是大脑中膜磷脂的主要成分，特别是在大脑皮层、线粒体、突触体和突触小泡中。
• 不饱和脂肪酸影响脑功能的机制
不饱和脂肪酸对脑功能的作用机制包括改变：
(a)膜流动性；
(b)膜结合酶的活性；
(c)受体的数量和亲和力;
(d)离子通道的功能;
(e)神经递质的产生和活动，以及信号转导，控制神经递质和神经元生长因子的活动。
Omega-3不饱和脂肪酸可导致人体淋巴细胞增殖、TNFα产生、自然杀伤细胞活性以及白细胞介素IL-1 和白细胞介素IL-2产生减少。
• 不饱和脂肪酸的缺乏会影响儿童神经系统
研究人员调查了317名足月婴儿的脐动脉和脐静脉 脂肪酸组成以及早期新生儿神经系统状况，并报告说，较低的胎儿DHA、花生四烯酸(AA)和必需脂肪酸水平会对早期产后神经系统状况产生负面影响。此外，早期新生儿缺乏不饱和脂肪酸可能导致亨廷顿舞蹈症、精神分裂症、高血压和成年后食欲信号增强。
多项研究表明，必需脂肪酸，尤其是Omega-3不饱和脂肪酸的缺乏会导致注意力缺陷多动障碍 (ADHD)。而服用Omega-3不饱和脂肪酸可显著改善缺陷多动障碍儿童的生活质量、注意力集中能力、睡眠质量和血红蛋白水平。
• Ω3脂肪酸的摄入对老年人的认知有益
摄入鱼类和Ω3不饱和脂肪酸已被证明对健康老年人具有积极的认知健康作用，而在考虑阿尔茨海默病患者时，补充Ω3还可以使患有记忆障碍或轻度认知障碍和阿尔茨海默病的老年人受益。
5
抑郁症
据世界卫生组织称，抑郁症可能成为全球第二大疾病。多项流行病学研究表明，食用鱼类与降低抑郁症风险相关。
• 早期发育时缺乏DHA会增加成年后患抑郁症风险
研究发现补充Ω3(EPA+DHA的混合物)对精神分裂症孕妇有积极作用。EPA已被证明可以作为一种抗抑郁剂，引起大脑结构变化，包括大脑侧脑室容量减少和神经元周转减少。
基于28项临床试验的荟萃分析研究提供的证据表明，EPA在治疗抑郁症方面可能比DHA更有效。此外，早期发育过程中DHA的缺乏可能会影响中枢神经系统，并增加成年后患抑郁症的可能性。摄入或补充鱼油/Ω3不饱和脂肪酸已被证明可以保护青少年(15-25 岁)免受重度抑郁症。
• Ω3脂肪酸作为抗抑郁药的机制
使用Ω3脂肪酸作为抗抑郁药的可能作用机制包括:
(a)调节炎症细胞因子的分泌，因为其可能会引发重度抑郁症的体征和症状；
(b)膜流动性增加，导致内皮细胞转运血清素(5-HT)增加；
(c)额叶皮质中DHA浓度增加，这可以增加多巴胺浓度和(多巴胺)D2受体结合；
(d)与神经元细胞膜受体和第二信使相互作用，导致情绪改变。
然而，关于Ω3不饱和脂肪酸潜在抗抑郁能力的一些发现存在矛盾；因此，需要进一步的随机对照试验来研究使用EPA占主导地位的Ω3不饱和脂肪酸制剂的诊断或临床显著抑郁症患者。
6
大脑、视觉发育、妇幼保健
• Omega-3不饱和脂肪酸对大脑发育至关重要
多项研究报告了膳食Omega-3不饱和脂肪酸对大脑发育的重要作用。膳食Ω3摄入量低会增加产前或产后发育期间大脑花生四烯酸 (AA)/DHA的比例。
该比率的变化减少了神经元迁移、神经发生、胚胎皮质板扩张、突触修剪、脑葡萄糖摄取和代谢的延迟，并导致谷氨酸和单胺突触功能受损。
• Omega-3脂肪酸与孕妇及儿童健康相关
DHA是视觉系统中视网膜感光器和皮质灰质的重要结构成分；怀孕期间补充DHA有助于视觉系统的成熟。在妊娠后半期，DHA在神经皮质组织和视网膜膜突触中迅速积累。
大量流行病学研究表明Omega-3脂肪酸与孕期孕产妇健康和儿童健康相关。Omega-3脂肪酸影响妊娠时长、出生体重、围产期抑郁、妊娠高血压/先兆子痫、产后神经发育、认知发育、自闭症谱系障碍、多动症、学习障碍、特应性皮炎、过敏和呼吸系统疾病等。
怀孕期间补充Omega-3脂肪酸已被证明与高等级立体敏锐度、词汇理解力、接受性词汇、言语智商以及从婴儿期到9岁的较高认知分数呈正相关。
Omega-3脂肪酸作为一种重要的营养物质，被广泛认为对人体健康有益，而肠道微生物群则是我们消化系统中不可或缺的一部分。它们之间是否存在某种联系？让我们一起来了解下。
一项使用来自876名同时测得16S微生物组和Ω3不饱和脂肪酸的数据研究表明，在调整混杂因素后，总Ω3不饱和脂肪酸和DHA的血清浓度与微生物组α多样性(香农指数)显著相关。
在调整膳食纤维摄入量后，这些关联仍然显著。对2型糖尿病患者进行的一项随机对照试验显示，与沙丁鱼饮食相比，2型糖尿病患者的厚壁菌门与拟杆菌门的比率显著下降。
补充Ω3脂肪酸可以增加产短链脂肪酸细菌的丰度
健康志愿者补充8周的Ω3不饱和脂肪酸导致产生短链脂肪酸的肠道微生物群持续且可逆地增加。然而，发现微生物多样性缺乏显著变化，这与小鼠研究一致，其中α-多样性没有变化或只有微小变化。
值得注意的是，短期饮食干预无法改变肠道微生物组的主要个体差异。
总而言之，Omega-3不饱和脂肪酸可能通过影响肠道微生物组和连接肠道与脂肪组织、肝脏和胰腺的代谢物来减轻高血糖和胰岛素抵抗。因此，补充Omega-3不饱和脂肪酸可能有助于通过肠道器官轴的有利变化恢复葡萄糖稳态。
膳食中摄入Ω3不饱和脂肪酸(例如DHA和EPA)可以改变肠道微生物群，但膳食补充剂的持续时间或改变肠道微生物群的剂量尚不清楚。多项人类和动物研究表明，DHA和其他Ω3不饱和脂肪酸摄入量的增加与有益肠道细菌的增加相关。
然而，这些研究不仅物种组成的变化不同，而且对生物体的功能益处也不一致。尽管如此，大多数研究表明，虽然参与者和DHA来源存在异质性，但更多的DHA摄入量会增加细菌α多样性以及双歧杆菌等抗炎细菌的丰度，而促炎细菌的丰度则会减少。
Ω3脂肪酸摄入量对肠道微生物群影响的研究
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Kerman BE,et al.Curr Opin Clin Nutr Metab Care.2024
有助于抑制炎症因子
此外，补充DHA可恢复肠道屏障。在患有炎症性肠病的小鼠中，摄入DHA会特异性抑制促炎细胞因子，促进血液中的抗炎细胞因子，并减少大脑中小胶质细胞的激活。
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来自喂食DHA的小鼠的粪菌移植表示，微生物群赋予移植小鼠抗炎作用。在一项针对HIV感染认知障碍参与者的研究中，摄入DHA24周并没有改善认知能力，尽管它对肠道微生物群有积极作用并降低了血清炎症标志物水平。
总之，一些证据表明增加Ω3不饱和脂肪酸摄入量对人类和动物有恢复作用。
一项针对不吃海鲜的素食主义者和纯素食者的队列研究显示，尽管Ω3不饱和脂肪酸血液水平较低，但痴呆或认知能力下降的风险较低。
居住在加利福尼亚州洛马琳达的人群，食用不含红肉、鸡肉或海鲜的植物性饮食与较低的心血管疾病和神经退行性疾病有关。
与吃肉的人相比，素食主义者的黄嘌呤、组氨酸、支链脂肪酸、乙酰化肽、神经酰胺和长链酰基肉碱等代谢物的水平较低。而这些代谢物许多与胰岛素抵抗、心血管风险增加和炎症有关。
• 更稳定的肠道微生物有利于将ALA转化为其他Ω3脂肪酸
英国的一项前瞻性研究(196名杂食者、231名素食者和232名纯素食者)报告称，随着时间的推移，素食者和纯素食者中的Ω3不饱和脂肪酸水平保持稳定，这表明ALA的内源性转化为EPA和DHA可能足以在多年内保持Ω3不饱和脂肪酸水平的稳定。
植物性饮食产生这些有益效果的方法之一是促进肠道微生物组更加多样化和稳定。例如，与杂食动物相比，素食主义者和素食者的某些拟杆菌门数量明显更高。纤维可以增加乳酸菌的丰度。植物性食物中富含的多酚可以增加肠道中双歧杆菌和乳酸菌的丰度，并具有抗炎特性。高植物纤维摄入量还支持纤维发酵成短链脂肪酸。
我们推测，在海鲜摄入有限且DHA与EPA水平较低的群体中，对Omega-3脂肪酸的缺乏反应可能受到饮食习惯和肠道微生物组成的影响。
• 多样而稳定的微生物群有助于缓解Omega-3摄入不足带来的负面影响
在摄入高纤维植物性饮食的人群中，多样而稳定的微生物组有助于促进抗炎状态，其丰富的短链脂肪酸、抗氧化剂和长链脂肪酸(如Ω6)可能补偿DHA或EPA水平低下的负面效应。
相反，在缺乏Omega-3脂肪酸、偏好加工肉类、低纤维植物饮食和不健康生活方式的西方饮食背景下，较低的微生物多样性和菌群失衡可能促进炎症性疾病，如阿尔兹海默病(AD)的慢性炎症途径激活。
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Kerman BE,et al.Curr Opin Clin Nutr Metab Care.2024
开展了PreventE4(NCT03613844)研究，这是一项针对365名根据APOE4基因型分层、认知正常个体进行的为期两年的2克DHA与安慰剂对照的随机双盲试验。
PreventE4的主要目标是补充DHA六个月后，根据APOE4基因型，脑脊液(CSF)DHA水平的变化。次要目标包括脑成像结果的变化，而探索性目标则包括在基线、干预后6个月和24个月时评估的肠道微生物组及脑脊液和血浆的代谢组指标。研究人员预期，DHA补充将通过肠道微生物组成和代谢组的变化，部分解释对脑脊液DHA水平、成像和认知结果的影响。
• 补充Ω3脂肪酸有助于微生物群更健康、多样化
DHA补充将把西方饮食诱导的微生物表型转变为更健康、多样化的微生物群，这将与脑脊液DHA水平的显著提升、血浆和脑脊液中炎症标志物的降低以及成像和认知测量的改善相关联。
相比之下，DHA补充后未发生变化的西方饮食微生物表型可能不会对DHA补充产生有益反应。
最后，尽管Ω3/Ω6水平在血液和脑脊液中有所提高，但在基线时就拥有多样化和健康微生物群的个体可能只会显示较小的临床结果变化。
Ω3脂肪酸，作为一种对人体至关重要的脂肪酸，它在维持人体健康方面扮演着极其重要的角色。这种脂肪酸不仅对心血管健康有益，还能在许多其他方面促进身体健康，如改善大脑功能、降低炎症等。
然而，任何物质的摄入都应当遵循一个基本原则，那就是“过犹不及”。正如所有营养素一样，Ω3脂肪酸也需要适量摄入。既不应该摄入过少，以免身体无法获得必要的营养支持，也不应该过量摄入，因为这可能会导致一些不良的健康影响。
Omega-3脂肪酸可能会影响血小板功能，减少血小板计数和反应性，延长出血时间，并增加抗凝剂与促凝代谢物(分别为前列环素和血栓素)的比例。
除了融入血小板膜外，Omega-3脂肪酸(EPA和DHA)还与花生四烯酸竞争代谢转化的环氧合酶和脂氧合酶途径，从而降低血栓素A2的产生。
血小板功能的调节取决于 EPA 和 DHA 的剂量，主要发生在剂量大于 2 克/天时。这些影响似乎主要是由 EPA 的作用介导的。由于这些影响，有人担心长链 omega-3 PUFA，尤其是高剂量使用时，会不利地促进出血并延长出血时间。
• 当前的研究还没有发现Omega-3和失血过多存在相关性
关于Omega-3脂肪酸可能导致出血过多的可能性，一项研究汇总了来自19项精心设计的临床试验的证据，这些患者接受了重大手术（冠状动脉搭桥术、颈动脉内膜切除术和股动脉插管术）。
根据这些数据，得出的结论是，无论是单独使用EPA/DHA还是使用抗血栓/抗血小板药物治疗的患者，长链Omega-3脂肪酸都不会增加临床上显著出血的风险。
2018年的出版物报告了之前未发表的8项肠内营养临床试验数据，其中包括鱼油作为Omega-3脂肪酸的来源；这些试验针对不同的患者组(N=600名患者)提供了不同剂量的 EPA+DHA(1.5-10.2 克/天)，持续时间不同(8天至52周)。Omega-3不饱和脂肪酸对凝血参数没有影响，并且Omega-3不饱和脂肪酸组和安慰剂组在出血事件方面没有差异。
Omega-3不饱和脂肪酸增加出血是理论上的考虑；然而，可能还需要更多的人体临床试验来证明其安全性，以打消人们的顾虑。
一些临床试验表明，Omega-3脂肪酸可能与患房颤(AF)的可能性增加有关，特别是对于心血管风险高或血脂升高的人群。
一些试验提供了不同剂量和不同配方中Omega-3脂肪酸对房颤的影响，较高的Omega-3脂肪酸补充可能会增加房颤的风险。
基线时没有心血管疾病、癌症或心房纤颤的参与者被随机分配接受840毫克/天Omega-3 不饱和脂肪酸(460毫克EPA和380毫克DHA)或橄榄油作为安慰剂。5.3年后，两组之间的房颤事件发生率没有较大差异(3.7%与3.4%)。
然而，使用较高剂量的Omega-3不饱和脂肪酸的试验发现，房颤风险增加。例如，每天3.2克EPA+DHA作为游离脂肪酸的治疗导致3.5年后发生心房纤颤的可能性更高(2.2%对比1.3%)。
在REDUCE-IT实验中，与对照组相比，随机接受每天近4克纯化EPA乙酯的患者在中位4.9年后发生房颤的风险显著增加。OMEMI 试验中约1.6克/天的Omega-3脂肪酸(930 毫克EPA和660毫克DHA)中间剂量也导致治疗组与安慰剂相比发生更多房颤。
包括2012年至2020年间发表的7项随机对照试验。在81210名患者中，72.6%参加了每天测试≤1g Omega-3不饱和脂肪酸的试验，27.4%参加了每天测试>1g Omega-3不饱和脂肪酸的试验。随访时间为4.9年。使用较高剂量的Omega-3脂肪酸与房颤风险增加相关。
因此，大多数最近试验的荟萃分析表明，Omega-3不饱和脂肪酸可能会增加房颤的风险，特别是在高剂量使用时。
最近的研究认为，Omega-3不饱和脂肪酸对房颤的影响是U形的：中等剂量时它们会降低房颤风险，但高剂量时会增加风险。
鉴于Omega-3不饱和脂肪酸改善心血管的能力，2019年，美国心脏协会更新了之前的建议，即每天使用2-4克EPA+DHA来降低甘油三酯。
作为单一疗法或作为其他降甘油三酯疗法的辅助疗法。欧洲心脏病学会和欧洲动脉粥样硬化学会发布了《血脂异常管理临床实践指南》的更新版，特别建议“在患有甘油三酯的高危患者中尽管使用他汀类药物治疗，但其水平在1.5至5.6mmol/L(135–499 mg/dl)之间，Omega-3不饱和脂肪酸应考虑与他汀类药物一起使用。”
美国脂质协会声明称，“对于年龄≥45岁患有临床动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)的患者，或年龄≥50岁患有糖尿病且需要药物治疗且有≥1个额外危险因素的患者，空腹甘油三酯为135至499 mg/dl高强度或最大耐受他汀类药物治疗，建议使用Omega-3不饱和脂肪酸以降低ASCVD风险”。
美国心脏协会重申了之前对心血管疾病患者使用EPA+DHA的支持并扩展它，指出对于患有流行性冠心病(例如近期发生心肌梗死)的患者的建议基本保持不变：对于这些患者来说，补充Omega-3不饱和脂肪酸治疗是合理的。即使该临床人群的冠心病死亡率可能略有下降(10%)，也可以证明采用相对安全的疗法进行治疗是合理的。
Omega-3可以通过饮食和补充剂获得。饮食来源主要包括富含Omega-3的鱼类，如三文鱼、鲭鱼、鲑鱼和金枪鱼。对于不常吃鱼或希望通过补充剂摄入Omega-3的人，可以考虑鱼油补充剂、藻油补充剂（适合素食者）或亚麻籽油补充剂。
定期检查健康状况，特别是心血管健康指标和血脂水平，可以帮助评估Omega-3补充的效果，并根据需要调整摄入量。
Omega-3脂肪酸，作为一类不饱和脂肪酸，主要包括α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，对人体健康具有重要影响。
许多研究已经证明，Omega-3脂肪酸对心血管健康具有显著益处，能有效降低心血管疾病的风险，包括降低血压、减少甘油三酯水平及抑制炎症。
此外，Omega-3脂肪酸对大脑健康也至关重要，特别是DHA，它是大脑结构的重要组成部分，对维持认知功能、预防认知衰退有重要作用，还能在一定程度抗抑郁。
在孕妇和婴儿的营养中，Omega-3脂肪酸对神经系统的发育同样不可或缺，还有助于提高视力和认知能力的发展。
尽管Omega-3脂肪酸的健康益处众多，但它们在人体内不能自主合成，必须通过饮食来获取。这就需要通过富含Omega-3的食物如三文鱼、鲭鱼、鲑鱼和沙丁鱼等深海鱼类；此外，亚麻籽、奇亚籽、核桃以及高品质的亚麻籽油和藻类油也是优质的植物性Omega-3来源，或是通过补充剂来确保足够的摄入量。
Omega-3不饱和脂肪酸与肠道微生物群的多样性相关，足量的Omega-3有助于抑制炎症因子修复肠道屏障，同时更稳定健康的肠道微生物有利于将α-亚麻酸转化为Ω3脂肪酸，维持Omega-3的稳定水平，增加健康益处。
需要注意的是，补充Omega3脂肪酸时也应适度适量，无论是饱和脂肪酸还是不饱和脂肪酸，如果摄入量超过了人体的能量需求，多余的脂肪酸就会在体内转化为脂肪储存起来，导致人体肥胖，以及可能存在的一些未被发现的隐患，重要的是根据每个人自身的需求来制定精准的日常膳食。
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谷禾健康
双歧杆菌
双歧杆菌属（Bifidobacterium）是放线菌门严格厌氧的革兰氏阳性多形性杆状细菌。末端常常分叉，故名双歧杆菌。是人和动物肠道的重要核心菌群和有益生理菌群，也是母乳喂养婴儿中发现的第二大菌。
肥胖、糖尿病和过敏等各种疾病都与生命各个阶段的双歧杆菌数量减少有关。双歧杆菌有助于改善消化问题，抗菌和病毒、抗炎、改善血糖控制，降低血脂水平，提高免疫力，表现出抗氧化活性，有助于预防湿疹，缓解压力和过敏。
从代谢的角度来看，该属比较典型的特征是单糖的分解代谢（即所谓的果糖 6-磷酸途径），主要发酵葡萄糖产生乳酸和乙酸和少量乙醇。
重要的是，双歧杆菌产生硫胺素（维生素B1）、核黄素（维生素B2）、维生素 B6和维生素 K。可能还具有合成叶酸、烟酸（维生素B3）和吡哆醇（维生素B6）的能力。双歧杆菌代谢产物还包括γ-氨基丁酸 (GABA)和生物素。比如青春双歧杆菌是人体肠道微生物群中 GABA生产的关键成员。
by Kateryna Kon
食用双歧杆菌食品可以通过降低胃 pH 值（促进矿物质的电离，这是矿物质的吸收所必需的）来提高某些矿物质的生物利用度，包括钙、锌和铁。
多种因素会导致人体肠道内双歧杆菌变化
导致减少的因素包括：
增加双歧杆菌的因素包括：
补充益生菌：可以通过食物或药物的方式补充益生菌，可以增加肠道内双歧杆菌。
吃发酵食品：多吃发酵食品，如酸奶、奶酪、泡菜，适量葡萄酒等，可以增加肠道内双歧杆菌。
增加特定膳食补充剂，比如低聚果糖，抗性淀粉，白藜芦醇、镁、绿茶、水苏糖，杏仁/杏仁皮、岩藻多糖、大麦、菊芋、阿拉伯木聚糖、菊粉等
多样性饮食，摄入足够的蔬菜、水果、豆类和全谷物，定期摄入奶制品。
合理运动和良好睡眠，清洁的水源等。
存在于不同生态位的双歧杆菌物种与其宿主之间有不同的生态关系
抗生素敏感性
药敏实验显示双歧杆菌对多种抗生素敏感，如氯霉素、四环素、红霉素等，但对氨苄青霉素、庆大霉素、痢特灵、丁胺卡那霉素、新霉素、环丙沙星等抗生素耐受。
应用
目前双歧杆菌制剂已经广泛应用于保健食品、医药等领域。比如双歧杆菌药品、双歧杆菌与药成分搭配的保健药品、双歧杆菌与双歧因子搭配的保健食品以及双歧杆菌与寡糖、葡萄糖酸、精氨酸配合，对青春双歧杆菌有选择的增殖作用，发挥特有的免疫赋活功能等。
开发价值
未来还可能扩大双歧杆菌利用面，促进双歧杆菌向多元化方向发展。比如双歧杆菌富含B族维生素，该菌的代谢产物富含(L+)乳酸和一些酶类，可用来生产微生态护肤品或其他化妆品。除用于特定保健食品和医药外，在畜业、水产业和肉制品加工中也广泛应用，也大有开发价值。
通过补充益生菌或益生元调节双歧杆菌水平可以改变肠道微生物群的整体组成和代谢。但是双歧杆菌介导的健康益处是双歧杆菌、肠道微生物群的其他成员和人类宿主之间建立的复杂动态相互作用的结果。值得强调的是，某些双歧杆菌定植特征受肠道因素调节，包括其他微生物的存在。
这体现在具有不同肠道微生物群组成的个体似乎对双歧杆菌补充剂的反应不同，这一事实提供了双歧杆菌-肠道微生物群串扰存在的进一步证据。
本文主要讨论和介绍双歧杆菌的菌属特性，生态代谢特征，对人体的健康特性以及影响双歧杆菌在体内定植的主要因素。
—正文—
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双歧杆菌属于放线菌目，双歧杆菌在细胞壁类型上与其他放线菌（如链霉菌和诺卡氏菌）是分开的；双歧杆菌被指定为具有 VIII 型细胞壁（鸟氨酸浓度相对较高）。
属水平
双歧杆菌属（Bifidobacterium）于 1899 年首先由 Tissier 从母乳喂养婴儿的粪便中分离出来，并命名为Bacillus bifidus。
然而，由于它们与乳杆菌相似的形态和生理特征，在 20 世纪的大部分时间里它们被归类为乳杆菌属的成员，直到最近才被认为是和乳杆菌不同的属。
种水平
随着鉴定方案的技术改进和微生物系统学信息的扩展，该属中已定义物种的数量已经稳步增加。
Bergey 的系统细菌学手册(1986) 鉴定了 24 种不同的双歧杆菌。在这些物种中，被认为主要起源于人类的类型有以下种：
B.bifidum、B.longum、B.infantis、
B.breve、B.adolescentis、B.angulatum、B.catenulatum、B.pseudocatenulatum 、B.dentium 。
大多数这些物种在人类结肠中占主导地位，随后可以在粪便和污水中找到。
在2004共列出了 33 种双歧杆菌；大多数新添加的物种都是从动物来源中分离出来的。
截止2020年已在该菌属在分类学上已鉴定出 78 个种和 10 个亚种，而且这个数字每年都在上升。
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双歧杆菌是革兰氏阳性、不运动、过氧化氢酶阴性、不形成孢子和非还原细菌的多样化菌属。是厌氧菌和多形性细菌，具有单细胞、链、聚合物形、V 形或 Y 形或栅栏形等多种排列方式。
适宜生长条件
人源双歧杆菌的最适生长温度为 36 至 38 °C，而动物源双歧杆菌的最适生长温度为 41 至 43 °C。但蒙古双歧杆菌和嗜冷双歧杆菌除外，它们分别可以在 15°C 和 8°C 下生长；最高生长温度为 43–45°C，但嗜热双歧杆菌除外，其最高生长温度为 49.5°C。
双歧杆菌的最适生长 pH为 6.5–7.0。pH 值低于 4.5–5.0 或高于 8.0–8.5 时不会一般发生生长。嗜热双歧杆菌除外，它可以在 pH 4.5 下生长或 pH 8.0–8.5 下不生长。
双歧杆菌菌落与乳酸菌易混淆
在琼脂平板上，双歧杆菌的菌落与乳酸菌（尤其是乳酸杆菌）的菌落非常相似，容易混淆，经常被错误地称为乳酸菌的一员；然而，双歧杆菌与发酵食品生产中使用的传统乳酸菌都没有密切关系。
与乳酸菌相比，双歧杆菌的耐酸性较差，它们的生长不能称为“兼性厌氧”。双歧杆菌确实会通过碳水化合物的发酵产生乳酸，但通常产生的乙酸量高于乳酸，并且所使用的分解代谢途径不同于乳酸菌所采用的同源发酵和异源发酵途径。
乳杆菌的 DNA 的平均(G+C)mol%约为 37%，双歧杆菌的平均值约为 58%。
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它们是正常人类和动物肠道菌群的天然居民，并且已经从六个不同的生态位中分离出来，双其中三个与人类和动物肠道环境直接相关：例如人类肠道、动物肠道（牛、兔、鼠、鸡和昆虫）和口腔，而其他（污水、血液和食物）可能是胃肠道污染的结果。
从不同生态位分离出来的双歧杆菌物种表
doi.org/10.2217/fon-2019-0374
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通常在我们的认知中，双歧杆菌是益生菌，但实际上，双歧杆菌与其宿主之间可以建立不同的生态关系，从机会性致病相互作用（例如齿双歧杆菌）到共生甚至促进健康的关系（例如双歧双歧杆菌和短双歧杆菌）。
在已知的促进健康的菌群中，双歧杆菌代表了最主要的群体之一，一些双歧杆菌物种通常被用作许多功能性食品中的益生菌成分。
动物双歧杆菌已被证明是在冷藏条件下保持活力的双歧杆菌物种中最顽强的物种之一，并且一些菌株已被证明可以为人类带来健康益处，但动物这个名称在暗示对人类有益方面并不易于使用，尤其是老鼠粪便作为原始来源。
在当前的文献中，人们越来越意识到双歧杆菌的潜在致病性。双歧杆菌的致病潜力尚不清楚；有报道称在免疫功能低下的宿主和肠道屏障受损的宿主中具有“败血症样图像”的侵袭性。
双歧杆菌的促炎作用
Lim HJ,et al., J Microbiol Biotechnol. 2020
先前的研究表明，最常见的引起双歧杆菌感染是长双歧杆菌和齿双歧杆菌。在儿科和成人菌血症病例中，无论是否使用过益生菌，公认的菌种是婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、短双歧杆菌、长双歧杆菌和齿双歧杆菌（在较早的文献中称为埃里克森双歧杆菌）。
已经报道了由双歧杆菌引起的几种类型的感染。偶尔的感染发现还包括B. scardovii。
在一项研究中，从无菌场所分离出的 15 种推定的双歧杆菌分离株或大量存在的双歧杆菌被鉴定到物种水平，鉴定出四种：A. omnicolens、B. breve、B. longum、B. scardovii ，来自胃肠道或泌尿生殖道，B. breve来自血液。Scardovia wiggsiae 是一种新物种，与严重的幼儿龋齿有关。
在血培养分析中，双歧杆菌约占厌氧血培养分离株的 0.5-3%，截至 2015 年，文献中仅报道了 15 例成人双歧杆菌菌血症，因此，双歧杆菌还是相对安全的。
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双歧杆菌属属于放线菌门、放线菌纲（高 G+C 革兰氏阳性菌）、双歧杆菌目和双歧杆菌科。
产生B族维生素
双歧杆菌可产生硫胺素、核黄素、维生素 B6 和维生素 K。还有报道称它们具有合成叶酸、烟酸和吡哆醇的能力。这些维生素B复合物在人体中被慢慢吸收。
产生乳酸
关于含有双歧杆菌的发酵乳的营养特性的现有信息表明，与非发酵乳相比，它们的残留乳糖含量较低，游离氨基酸和维生素含量较高。它们优先含有(+)-乳酸[双歧杆菌除乙酸外还产生(+)-乳酸，而乳酸菌产生(−)-乳酸]，更容易被人体代谢。这对于 1 岁以下的婴儿尤为重要，因为在这些婴儿中代谢性酸中毒可能是一个问题。
所有与人类有关的物种都可以发酵乳糖；在考虑将双歧杆菌应用于乳制品和作为益生菌培养物以缓解乳糖吸收不良不适的预期效果时，这是一个重要特征。
主要代谢途径：果糖 6-磷酸途径
双歧杆菌使用果糖 6-磷酸途径（双歧途径）作为碳水化合物代谢的主要途径，其中Xfp是该途径的主要酶，具有双底物特异性，最终代谢产物是乙酸盐、乳酸盐和乙醇。
注：Xfp——果糖 6-磷酸磷酸酮醇酶
其他代谢途径
人们认为，双歧杆菌能够与其他胃肠道细菌竞争并在胃肠道区域的细菌菌群中占据很大比例，部分原因可能是它能够利用多种分子提供能量。双歧杆菌可能还参与的其它代谢通路如下：
2-氧代羧酸代谢
ABC转运体
丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢
氨基糖和核苷酸糖代谢
氨酰-tRNA生物合成
精氨酸和脯氨酸代谢
精氨酸生物合成
细菌分泌系统
碱基切除修复
氨基酸的生物合成
抗生素的生物合成
次级代谢物的生物合成
不饱和脂肪酸的生物合成
生物素代谢
丁酸代谢
C5-支链二元酸代谢
碳青霉烯生物合成
碳代谢
氯代烷烃和氯代烯烃降解
柠檬酸循环（TCA循环）
氰基氨基酸代谢
半胱氨酸和甲硫氨酸代谢
D-丙氨酸代谢
D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢
DNA复制
芳香族化合物的降解
脂肪酸生物合成
脂肪酸降解
脂肪酸代谢
叶酸生物合成
果糖和甘露糖代谢
半乳糖代谢
谷胱甘肽代谢
甘油脂代谢
甘油磷脂代谢
甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢
糖酵解/糖异生
乙醛酸和二羧酸代谢
组氨酸代谢
同源重组
肌醇磷酸代谢
胰岛素抵抗
赖氨酸生物合成
代谢途径
甲烷代谢
不同环境中的微生物代谢
错配修复
内酰胺生物合成
萘降解
烟酸盐和烟酰胺代谢
氮代谢
非核糖体肽结构
核苷酸切除修复
一个由叶酸组成的碳库
其他聚糖降解
氧化磷酸化
泛酸和 CoA 生物合成
戊糖和葡萄糖醛酸相互转化
戊糖磷酸途径
肽聚糖生物合成
苯丙氨酸代谢
苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成
磷酸转移酶系统 (PTS)
聚酮化合物糖单元生物合成
卟啉和叶绿素代谢
丙酸代谢
蛋白质输出
嘌呤代谢
嘧啶代谢
丙酮酸代谢
RNA降解
RNA聚合酶
核黄素代谢
核糖体
次级胆汁酸生物合成
硒化合物代谢
鞘脂代谢
淀粉和蔗糖代谢
链霉素生物合成
硫代谢
牛磺酸和亚牛磺酸代谢
萜类骨架生物合成
硫胺素代谢
双组分系统
酪氨酸代谢
泛醌和其他萜类醌生物合成
缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成
缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解
万古霉素耐药
维生素B6代谢
β-内酰胺抗性
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Bifidus在拉丁语中的意思是裂开或分开（当营养受限时，细胞的特征性分叉很明显）。
双歧杆菌属的物种具有较高的 rRNA 16S 序列相似性，构成了一个连贯的系统发育单元。
2002年，来自长双歧杆菌的第一个基因组被发表，并且此后公开可用的双歧杆菌基因组数量稳步增加。截至2016年4月，共有254个公开的双歧杆菌基因组序列，其中61个代表完整的基因组序列。通过比较不同物种的基因组，揭示了该属的系统发育和进化适应性。
双歧杆菌基因组平均长度为2.2 Mb，通常编码52-58个tRNA基因和3-5个rRNA操纵子。
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• 通常，在婴儿肠道内以婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌为优势菌群；
• 而在成人肠道内则缺少这两种双歧杆菌，仅有少量双岐双歧杆菌、青春双歧杆菌和长双歧杆菌存在
通过使用不同的方法和技术，已经观察到双歧杆菌的数量和多样性会随着年龄的增长而减少（当然这个目前仍然不明确）。
<来源：谷禾健康肠道菌群检测数据库>
其中能在人体肠道内定植并能用于制备保健食品的双歧杆菌主要有5种：
婴儿：双歧杆菌占90%，断奶后迅速下降
双歧杆菌通常是婴儿肠道微生物群中最丰富的分类群（高达 90%），其丰富性与对婴儿健康的各种有益影响有关，包括肠道中叶酸的产生、对疫苗接种的免疫反应增加和预防或减少过敏性疾病。
已知双歧杆菌产生的紧密粘附菌毛会刺激结肠上皮细胞增殖，从而可能影响新生儿肠道的成熟。富含双歧杆菌的健康肠道微生物群在母乳喂养期间继续存在，但相对丰度在断奶后迅速下降。
成人：双歧杆菌参与复杂碳水化合物的代谢
存在于成人肠道中的肠道双歧杆菌基因组，例如青春双歧杆菌，似乎并不包含与母乳成分利用相关的基因，相反，它们包含大量专门用于成人饮食中常见的复杂碳水化合物的代谢（例如，淀粉和淀粉衍生的碳水化合物）。
到目前为止，饮食类型（西方、亚洲、地中海）与特定双歧杆菌种类在肠道中的富集之间尚无明确关系，但据报道不同人群和国家之间存在差异。
老人：双歧杆菌物种水平变化
在老年人（百岁老人）中也提到了物种水平的变化。结果仍然有些争议。在某些地区，百岁老人的微生物群组成仍然与成年人相似，然而，也有些地方百岁老人的双歧杆菌比例高于年轻老人。
与衰老过程间接相关的其他外在因素也会影响双歧杆菌的组成。抗生素在老年人群中的长期使用无疑对肠道菌群组成产生巨大影响，从而减少双歧杆菌数量。
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双歧杆菌介导的健康益处是双歧杆菌、肠道微生物群的其他成员和人类宿主之间建立的复杂动态相互作用的结果。
这些错综复杂的相关模式尚未在分子水平上得到完全破译。因此，目前正在努力了解肠道生态系统内的代谢通量，以辨别健康和疾病中的微生物群-宿主串扰。这将为通过以微生物组为目标的方法以更精确、安全和可控的方式调节宿主健康奠定基础。
在双歧杆菌益处中，抑制肠病原体和减少轮状病毒感染是它们最确定的结果。许多体外研究表明，双歧杆菌可以通过产生有机酸、抗菌肽、群体感应抑制剂来抑制病原体, 或免疫刺激以及其他机制，为它们预防某些感染的能力提供分子线索。
双歧杆菌的抗菌作用
Lim HJ,et al., J Microbiol Biotechnol. 2020
另一个事实表明，存在一个关键的双歧杆菌-肠道微生物群-宿主串扰，即婴儿早期微生物群的建立似乎遵循一种精心策划和有组织的菌群演替模式。
与人类肠道菌群的串扰机制表现在：
第一批肠道定殖者，双歧杆菌占主导地位
有助于减少环境并产生代谢物，使其他细菌种群能够稳定地定植肠道。
和其他肠道细菌间存在显著的共生效应
多形拟杆菌能够在长双歧杆菌存在下，扩大其利用多糖的能力，这表明常驻肠道共生体能够调整其底物利用以响应对双歧杆菌。
通过补充益生菌调节双歧杆菌
通过补充益生菌调节双歧杆菌水平可以改变肠道微生物群的整体组成和代谢。
在源自人肠道的微生物群小鼠模型中补充长双歧杆菌菌株会增加丙酮酸、丁酸和生物素的产量。可能是由于长双歧杆菌和Bacteroides caccae的共存。
补充长双歧杆菌还与肠杆菌科的减少和直肠真杆菌的增加相关，支持双歧杆菌对其他肠道菌群的数量和功能的影响。
双歧杆菌分子调节肠道菌群
体外研究表明，在双歧杆菌胞外多糖存在的情况下，脆弱拟杆菌和Faecalibacterium prausnitzii（粪栖杆菌，又名普拉梭菌）会改变它们的代谢。
通过补充益生元调节双歧杆菌
通过益生元（包括菊粉、阿拉伯木聚糖、低聚半乳糖和低聚果糖）促进双歧杆菌生长，也与更高的乳杆菌-双歧杆菌与肠杆菌科比例相关，并调节短链脂肪酸，有机酸等的产生。
对益生元代谢分析，了解双歧杆菌与其他菌群的交叉喂养机制
B. longum NCC2705 和E. rectale ATCC 33656之间的交叉喂养机制，有利于双歧杆菌菌株和产丁酸菌在同一生态位中共存。为阿拉伯木聚糖寡糖的产双歧和产丁酸作用提供了新的见解。
理解双歧杆菌和拟杆菌属物种以及双歧杆菌和普拉梭菌之间的交叉喂养机制)，这将有助于理解共培养发酵的产丁酸活性。这些结果也有助于阐明益生元发酵过程中肠道内的细菌相互作用。
双歧杆菌菌株间的潜在串扰
分析长双歧杆菌和短双歧杆菌菌株之间的相互作用，证明它们对碳水化合物利用酶的产生显著影响。
双歧双歧杆菌PRL2010和短双歧杆菌UCC2003之间存在交叉喂养机制：
短双歧杆菌UCC2003不能在体外利用唾液酸作为唯一的碳源，尽管它可以以消耗唾液酸的残留物为代价生长。
双歧双歧杆菌PRL2010 从粘蛋白上裂解。事实上，对双歧杆菌属糖苷利用能力的详细分析强调了特定物种专门针对特定碳水化合物的利用，因此表明双歧杆菌物种可能在肠道内合作利用碳水化合物。
也就是说益生菌菌株的混合物可能会产生协同效应，提高它们对肠道菌群以及宿主健康发挥作用的能力。
值得强调的是，某些双歧杆菌定植特征受肠道因素调节，包括其他微生物的存在。具有不同肠道微生物群组成的个体似乎对双歧杆菌补充剂的反应不同，这一事实提供了双歧杆菌-肠道微生物群串扰存在的进一步证据。
双歧杆菌与其他菌群可能的相互影响如下：
尽管这种不同行为背后的串扰的分子机制还远未被理解，但对它们的理解将极大地帮助设计基于益生菌的疗法，即使在目前在临床试验中被归类为“无反应者”的那些亚群中也能发挥作用。
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双歧杆菌是革兰氏阳性菌，必须能够在胃肠道运输中存活下来，了解双歧杆菌对克服胃肠道应激因素的反应，对于合理选择益生菌菌株和开发分子工具箱以提高其性能至关重要。最近的发展，如表达载体和突变生成系统，以及功能基因组学和其他组学技术的巨大进步，揭示了双歧杆菌使用多种策略来适应人类肠道的特定环境条件。
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在通过胃肠道期间，口服益生菌会遇到各种恶劣的环境条件（下图）。这些条件危及这些有益微生物的生存，损害它们的生存能力和功能。这些包括消化酶、胃中的酸性 pH 值、防御素和肠道中高浓度的胆汁盐。
人类胃肠道的示意图和双歧杆菌对各种环境因素或生态位的反应
低 pH 值
胃液成分造成的强酸性条件是双歧杆菌在胃中应对的首要障碍之一。除动物双歧杆菌和嗜酸双歧杆菌外，双歧杆菌对酸的耐受性较低。因此，益生菌的使用需要分离具有良好耐酸性的菌株，这些菌株通常对其他技术和胃肠道应激因素表现出交叉抗性。
细菌可能通过一系列酸诱导机制对随后的酸胁迫产生耐受性。双歧杆菌中这种耐酸反应 (ATR) 的分子机制在部分研究中已经被报道。长双歧杆菌中的乳酸和酸适应与 F0-F1-ATP 酶亚基的过量产生有关，这通过增加的 H + 排出活性来抵消这种 H + 积累。
注：暴露于低pH值会影响质子动力，导致H+在细胞内积累。
在双歧杆菌中发现了环境条件（例如可发酵碳源的可用性或生长期）对酸耐受性的强烈影响。这突出了体外模型模拟双歧杆菌在肠道中面临的条件的局限性。
胆汁
胆汁的存在是双歧杆菌在肠道中必须面对的生理障碍之一。胆汁酸是这种生物体液的主要成分，它们具有类似洗涤剂的抗菌特性。这些酸在细胞质中的积累会影响细胞的稳态，导致离子泄漏。
双歧杆菌对这种肠道疾病的抵抗力取决于物种，尽管它们可以通过接触胆汁获得稳定的抵抗表型。这个过程经常涉及对其他压力因素的交叉抗性的出现、抗生素抗性模式的改变、碳水化合物代谢、细胞表面结构和组成，以及它们与肠道生态系统的相互作用等。
酶和抗菌肽
双歧杆菌在胃肠道中存活和功能受到多种因素的影响，其中包括消化酶（如胃蛋白酶和胰酶）、肠道抗菌肽（如防御素和导管素）以及某些益生菌的刺激。
研究表明，消化酶可能影响双歧杆菌的粘附，而肠道抗菌肽可能影响双歧杆菌的存活和功能，但其机制尚未完全了解。
某些益生菌会刺激肠道防御素的产生。B. animalis亚种lactis Bb12导致人体中 β-2-防御素的产生增加，这可能解释了双歧杆菌预防某些感染的能力。
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微生物对肠粘膜的粘附是定植过程中的一个重要特征，并且与菌株与宿主相互作用的能力有关。因此，对粘膜的粘附经常被用作选择益生菌菌株的标准。
菌株的粘附能力似乎对免疫调节和竞争性排斥病原体也很重要。肠粘膜的外部区域由覆盖上皮细胞的粘液层组成。这种粘液富含糖蛋白和糖脂，为细菌粘附提供了丰富的目标，包括碳水化合物部分。
竞争性排除肠道病原体
一些益生菌与肠道病原体共享碳水化合物结合特异性，这为使用益生菌对抗过度竞争的病原体以预防感染提供了明确的理由。因此，对人肠粘液和/或人肠上皮细胞系的粘附一直是评估细菌粘附的最常用模型。在这方面，某些双歧杆菌菌株具有从肠道细胞和人体肠道粘液中竞争性排除肠道病原体的能力。
细菌粘附到胃肠道粘膜的机制很复杂，涉及非特异性现象，细胞壁特性和组成以及粘附素的存在等因素，构成了菌株粘附粘膜能力的最重要决定因素。
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双歧杆菌在预防疾病方面的作用仍在研究中，但它们的一些有益作用包括：
doi.org/10.3389/fbioe.2021.770248
补充双歧杆菌也被证明可以增强肠道新陈代谢，理论支持两者之间的协同相互作用双歧杆菌和其他有益的肠道菌种。
✔ 治疗消化系统疾病中发挥作用
在消化系统中可以看到双歧杆菌最流行的治疗效果之一：
在因使用抗生素而出现腹泻的婴儿中，含有双歧杆菌和嗜热链球菌的益生菌配方可显著降低腹泻的发生率。
施用婴儿双歧杆菌CECT 7210 和短双歧杆菌K-110 可成功抑制轮状病毒并治疗腹泻。
双歧杆菌的抗病毒作用
Lim HJ,et al., J Microbiol Biotechnol. 2020
动物双歧杆菌已发现发酵乳制品中的双歧杆菌可以改善结肠规律性，这引发了关于双歧杆菌是否可以帮助治疗便秘的问题。
✔ 治疗感染疾病中发挥作用
双歧杆菌已被证明对产气荚膜梭状芽孢杆菌、肠病原性大肠杆菌和轮状病毒具有作用。双歧杆菌的另一种普遍尝试的临床应用涉及粪便移植作为治疗复发性艰难梭菌结肠炎的方法。
研究进一步表明双歧杆菌在预防艰难梭菌相关性腹泻、改善幽门螺杆菌根除（与抗生素治疗相结合）以及降低结肠手术后术后感染率方面的功效。
虽然作用机制尚不清楚，但研究报告称，双歧杆菌可减轻炎症性肠病的症状，缓解溃疡性结肠炎，并降低早产儿坏死性小肠结肠炎的发生率。尽管溃疡性结肠炎症状有所改善，但益生菌在克罗恩病的治疗中没有显示出益处。
双歧杆菌属的抗炎作用
Lim HJ,et al., J Microbiol Biotechnol. 2020
✔ 治疗肝病中发挥作用
双歧双歧杆菌可能通过帮助重建肠道菌群在慢性肝病的管理中发挥作用，肠道菌群是肝硬化期间受到干扰的环境。在这些患者中，含双歧杆菌的益生菌补充剂可有效预防肝性脑病的发展，但无法确定对总体死亡率的影响。
✔ 免疫反应中发挥作用
双歧杆菌也可能在刺激宿主的免疫反应中发挥作用：给予长双歧杆菌的小鼠产生了 T 和 B 淋巴细胞的显著增加，以及巨噬细胞吞噬活性的增加。有趣的是，已发现乳糜泻患者肠道微生物组中的双歧杆菌水平较低，并且在一些研究中，益生菌给药可降低 TNF-α 水平并改善症状。
B. animalis、B. longum 和B. bifidum的某些菌株在体外和体内实验中展示的对免疫功能影响的示意图
doi.org/10.3389/fmicb.2017.02345
✔ 治疗过敏性疾病中发挥作用
服用含双歧杆菌的益生菌后，患有特应性皮炎和过敏性鼻炎症状的儿童得到改善。还对高危婴儿的特应性皮炎的预防进行了研究，一些证据表明对产前或产后妇女给予益生菌有益。
✔ 治疗代谢性疾病中发挥作用
双歧杆菌对糖尿病、肥胖症和高脂血症的有益作用也得到了研究，证据显示其对普通人群的血糖水平和胰岛素抵抗具有有益作用，同时还能降低孕妇妊娠糖尿病的发病率。
一些数据也已发表，显示含有双歧杆菌的补充剂在降低胆固醇水平方面的功效，尽管更多的证据表明其他益生菌菌株的功效更大。双歧杆菌属，也显示出对减轻体重和减少体脂有益。
✔ 治疗精神类疾病中发挥作用
双歧杆菌益生菌干预在改善重度抑郁症患者的症状方面显示出显着疗效，一些数据表明，服用含双歧杆菌的益生菌补充剂的健康个体和精神分裂症患者的抑郁和焦虑水平发生率较低。
✔ 婴儿人群中发挥作用
在婴儿人群中，补充双歧杆菌可降低极低出生体重婴儿患坏死性小肠结肠炎的风险、降低全因死亡率以及迟发性败血症。
双歧杆菌菌株在人体试验中显示出有效性
编辑
doi.org/10.1128/microbiolspec.BAD-0010-2016
总之，大量证据支持双歧杆菌在治疗和预防多种人类疾病方面的安全、有益作用。
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各种研究报道双歧杆菌通过不同的机制表现出抗肿瘤作用，包括发酵和生物转化。
不同种类的双歧杆菌通过下调和上调抗凋亡和促凋亡基因对结直肠癌细胞表现出抗癌活性。
此外，双歧杆菌可以与现有的癌症治疗手段发挥协同效应，通过调节免疫反应以帮助抗癌。越来越多的证据表明，双歧杆菌的某些物种和菌株可以改善免疫监视和抗肿瘤反应。
通过对非小细胞肺癌患者队列中癌症治疗有反应者和无反应者的肠道微生物群进行比较，作者发现，对治疗有反应的患者的粪便样本中富含双歧杆菌。
特定的双歧双歧杆菌菌株与癌症治疗协同作用
Hall, L.J, et al.,Nat Microbiol 2021
在癌症小鼠模型中测试了四种商业双歧杆菌菌株。只有那些在细胞壁中表达高水平肽聚糖的菌株在额外处理的同时，才会产生协同效应。产生协同作用的菌株诱导TLR2依赖性反应，导致IFN-γ和IL-2水平升高，并增加抗肿瘤白细胞。研究结果表明，用某些双歧杆菌菌株补充，可能会使无反应患者变得有反应。
体内和体外研究表明，长双歧杆菌和短双歧杆菌菌株能够保护 DNA 免受致癌物的侵害，并在大鼠模型中抑制两种不同致癌物的遗传毒性作用。
另一项研究表明，动物双歧杆菌对致癌物喹诺酮具有抗突变活性。在研究双歧杆菌的潜力在预防和/或治疗癌症方面，发现益生菌和细菌的组合可以减少小鼠结直肠癌模型中致癌物诱导的癌细胞。
双歧杆菌在免疫监视和刺激宿主免疫反应中的作用
一项早期研究表明，将短双歧杆菌添加到淋巴集结细胞的培养物中会导致免疫反应增强，如抗脂多糖抗体生产。
一项更近期的综合研究比较了口服或未口服双歧杆菌的小鼠黑色素瘤的生长情况。接受细菌制剂的小鼠表现出自发的抗肿瘤作用，这些作用在粪便转移后被逆转。
此外，肿瘤控制得到了与检查点封锁相同程度的改善，两者的结合几乎消除了肿瘤的生长。这些作用是通过增加树突状细胞功能、增强 CD8 + T 细胞启动和肿瘤微环境中的积累来介导的。
双歧杆菌可以作为一种运载工具，这种运载工具可以被设计用来表达感兴趣的基因/质粒。
双歧杆菌最有前途的作用，也是未来的药物输送载体。作为一种非致病性厌氧共生细菌，它成为了一种有吸引力的药物递送候选物，第一个肿瘤靶向研究表明该细菌在艾氏腹水小鼠肿瘤中高度定位。双歧杆菌对肿瘤组织的独特定位源于该细菌只能在缺氧条件下生存的厌氧特性：缺氧是恶性肿瘤的普遍现象，在肿瘤中心更为明显，从而选择性地吸引双歧杆菌生物体。
类似的后续工作证明了双歧杆菌不仅能够定位于肿瘤组织，而且能够表达lux报告基因的工程质粒。
几项研究证明了双歧杆菌作为疫苗递送载体、所需基因质粒的载体、可在无需质粒转染的情况下富集抗癌物质（如硒）的细菌的广泛用途。在不同的模式中，双歧杆菌证明有效地选择性靶向肿瘤细胞，同时表现出抗肿瘤作用。
当使用青春双歧杆菌菌株递送时，内皮抑素是一种广泛的血管生成抑制剂，可成功并选择性地抑制血管生成。
肝癌小鼠异种移植模型注射了经改造以表达内皮抑素基因的青春双歧杆菌。结果与细菌对肿瘤的选择性定位一致，因为在处死的正常组织中没有发现杆菌，并且与对照小鼠相比，血管生成受到强烈抑制，肿瘤生长减少。
考虑到双歧杆菌选择性定位于厌氧肿瘤环境的能力，及其携带转染质粒的能力，“货物”基因传递的可能性几乎是无限的。这种运载工具已被用于提供靶向分子通路调节剂。
双歧杆菌递送PTEN，抑制肿瘤生长
一个例子是使用长双歧杆菌穿梭载体递送PTEN，这是一种主要的肿瘤抑制基因，通常在癌发生的早期步骤中丢失，试图“挽救”其在小鼠实体瘤中的表达，并重建抑癌活性。 尽管结果尚未完全发表，但已描述了携带线性质粒的长双歧杆菌 L17菌株的成功改造，该质粒由pMB1和PTEN cDNA上游的HU基因启动子组成。当对小鼠实体瘤给药时，它会显着抑制肿瘤生长。
双歧杆菌递送中草药
如前所述，通过双歧杆菌载体递送药物/产品的可能性实际上是无限的，并且可能会扩展到包括递送正在临床评估的传统医学中使用的产品，比如，臭椿酮。
双歧杆菌递送生物转化剂
双歧杆菌也已被用于将生物转化剂递送至肿瘤部位。在该模型中，将无活性前药转化为其有效活性形式所需的酶通过双歧杆菌穿梭输送，确保在肿瘤内选择性地发生激活。
这种生物转化模型实现了两个目标：
此外，在有假体关节或心脏瓣膜等异物的患者中，细菌可能会脱靶到这些厌氧部位，需要高度警惕。
关于双歧杆菌属药物递送系统的可用临床前研究
doi.org/10.2217/fon-2019-0374
★
双歧杆菌是杂食“动物”，许多食物有利于促进其生长。
优质益生元：
低聚半乳糖GOS、低聚果糖FOS 和 母乳低聚糖HMO 已被用于婴儿配方奶粉，以增强婴儿肠道中的双歧杆菌。它们是经过临床验证的益生元，对促进肠道中的双歧杆菌非常有效。
含有多酚的食物：
苹果皮、红茶和绿茶、黑巧克力、咖啡、橄榄、橄榄油、姜黄和石榴、蔓越莓、蓝莓、黑莓和覆盆子等深色水果，适量葡萄酒等。
含有可溶性纤维的食物：
苹果、梨、燕麦、大麦、萝卜、西兰花、鳄梨和豆类。
含有抗性淀粉的食物：
绿色或半绿色香蕉、煮熟和冷却的土豆、煮熟和冷却的米饭、豆类和豆类。
某些发酵食品：
例如，酸奶，开菲尔，泡菜等。
其他食物：
例如：菊苣、洋葱、大蒜等。
如何知道这些吃进去的食品或补充剂对双歧杆菌产生影响？
肠道菌群检测是目前较为直观地反映补充剂和食物对肠道双歧杆菌影响的方法，使用 DNA 测序技术评估肠道中的菌群丰度。
如果通过检测发现双歧杆菌处于正常水平，则不需要额外补充，过高的双歧杆菌水平并不代表更健康；如果发现双歧杆菌缺乏，那么通过食物或益生菌补充剂等各种针对性补充方式是有利于健康的手段之一。
双歧杆菌是益生菌混合物的重要组成部分，当以适当的剂量给药时，它基本上具有各种有益健康的特性，包括抗感染、抗炎、抗癌、促进宿主心理和身体健康以及调节宿主免疫系统。
双歧杆菌通过抑制促炎细胞因子，诱导抗炎细胞因子来调节免疫系统，表明其作为感染性或炎症性疾病或癌症的潜在疗法的有效性。
当然，并非所有双歧杆菌都可以是益生菌菌株，需要正确识别益生菌干预的菌株、病理学和对应人群。深入理解双歧杆菌在宿主微生物组中的作用机制，从而了解更多未来使用这些微生物治疗疾病的影响和安全性。
此外，双歧杆菌工程可以促进增值化学品的生物产量的增加，同时消耗更少的资源。有必要进一步研究双歧杆菌作为工程宿主的可行性。
除了特定保健食品和医药行业外，双歧杆菌在微生态护肤、畜业、水产业和肉制品加工中也广泛应用，大有开发价值。
注：本账号内容仅作交流参考，不作为诊断及医疗依据。
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谷禾健康
过敏性鼻炎是个全球性健康问题，易反复发作，困扰着全世界大约着4亿人。自20世纪60年代以来，过敏性鼻炎的患病率持续上升。近几年，我国主要大中城市过敏性鼻炎的平均患病率从11.1%升高到17.6%。
过敏性鼻炎主要临床表现包括发痒、打喷嚏、鼻塞等，这些症状不加以改善，严重的话会导致睡眠障碍、学习障碍和行为改变等，最终影响患者的生活质量。
过敏性鼻炎与普通感冒不一样，它不是由任何病毒引起的，因此不会传染。过敏性鼻炎主要由过敏原引起，常见过敏原包括花粉、灰尘、动物毛发、皮屑等。
目前过敏性鼻炎的治疗主要基于鼻用皮质类固醇以及鼻用和口服H1-抗组胺药等。但这些药物的有效性是有限的，并且还具有多种副作用，会产生药物依赖性，药效下降等问题。
目前越来越多的研究表明，过敏性鼻炎是一个较复杂的免疫炎症反应疾病，其中肠道微生物群在该病的发生发展过程中扮演了不可替代的角色，针对菌群的干预，无论在动物还是人类临床上均显示出了较大的改善，以及作为药物治疗的补充综合改善措施。
本文我们来详细了解关于过敏性鼻炎的症状，发生过程，风险因素，与肠道微生物群的关系，益生菌在该病中发挥的作用，其他过敏性鼻炎相关治疗干预措施包括饮食、生活方式、益生元、合生元等。
【全文概览】
01 关于过敏性鼻炎，你需要知道
发病率、症状、风险因素、易感人群
与普通鼻炎的区别；与感冒的区别
02 过敏性鼻炎是如何形成的？
发病机理、如何与肠道相关联
03 过敏性鼻炎与肠道菌群之间的关系
04 肠道菌群在过敏性鼻炎中的重要作用（机理）
肠道菌群 ⇄ Th1/Th2 平衡
肠道菌群影响ILC2：过敏中的重要作用
肠道菌群对血清炎症因子的影响
肠道菌群对Treg/Th17细胞平衡的影响
肠道菌群对耐受树突状细胞活性的影响
肠道菌群对Toll样受体的刺激
05 过敏性鼻炎的治疗
06 基于菌群的干预，对过敏性鼻炎的改善
益生菌
益生元
合生元
细菌裂解物
粪菌移植
饮食
07 关于改善过敏性鼻炎的其他自然疗法
草药或补充剂等
锻炼
生活方式
在了解过敏性鼻炎是如何形成之前，我们先了解一下，什么是过敏性鼻炎？
据不完全统计，我国过敏性鼻炎的发病率在5%-25%之间，各个地区发病率不太一样，城乡差异也十分显著，估计全国患病人数在1亿以上。
尘螨在南方的致敏率最高，艾蒿、豚草和蒲公英则是西北最常见的过敏原。
大约 80% 的过敏性鼻炎症状在 20 岁之前出现，并在 20-40 岁达到高峰，然后逐渐下降。据报道，出生后头 5 年儿童过敏性鼻炎的发病率为 17.2%，诊断时的高峰年龄为 24 ~ 29 个月 (2.5%) .
过敏性鼻炎是一个常见病、多发病，可分为季节性（间歇性）或常年性（慢性），大约 20% 的病例是季节性的，40% 是常年性的，40% 的病例同时具有这两种特征。
最初可能出现的症状包括：
可能还会遇到其他较多症状，包括：
当身体对大多数人无害的物质（如花粉）反应过度时，就会发生过敏性鼻炎。
通常在接触某些物质后会出现过敏性鼻炎，过敏原一般分为以下四大类：
我们稍作展开讨论：
➤ 来自屋尘过敏原
实际上，携带过敏原的并不是尘螨本身，而是一种化学物质，在尘螨的排泄物中发现，一般会以人类皮屑为生，常见于家中的以下位置：
地毯、床垫、枕头、床单、窗帘等
➤ 来自树、草等花粉过敏原
根据一年中的不同时间，会出现不同类型的过敏原，因为从春季到深秋，树木、草都会产生花粉
树木包括：
桦木（非常常见）、雪松、榛、扁柏、角树、七叶树、菩提树、橄榄、松树、白杨、柳树等
草包括：
黑麦草、蒂莫西、艾蒿、荨麻、芭蕉、豚草等
➤ 来自动物毛发的过敏原
注意过敏原携带在动物的毛发上。引起过敏原的不是真正的毛发，而是毛发上携带的动物死皮屑、唾液、尿液等。
研究表明，早年接触通常携带过敏原的动物会降低晚年患此类过敏性鼻炎的患病率。
这类动物包括：
猫、狗（这两种非常常见）
牛、马、兔子、啮齿动物等
➤ 来自工作中明确遇到的过敏原
某些特定物质会在一些人身上引起过敏性鼻炎，因此如果职业要求接触以下的一种或多种过敏原，那么患过敏性鼻炎的风险就会增加。
过敏性鼻炎是由遗传和环境因素相互作用引起的。
父母或家庭成员患有过敏性鼻炎，则患过敏性鼻炎的几率更大。
根据卫生假说，过敏性鼻炎发病率的增加与环境因素的变化有关，例如：
近期发表的在小鼠实验中，万古霉素诱导的肠道菌群失调，通过改变短链脂肪酸，加剧肠粘膜屏障的破坏，增加小鼠过敏性鼻炎的易感性和严重性。
鼻粘膜的 H&E 染色
Zhen et al., Front. Microbiol. 2022
万古霉素诱导的肠道菌群失调加重了过敏性鼻炎的严重程度，加重了鼻粘膜的炎症细胞浸润和粘液分泌。
关于过敏性鼻炎，这里有几个需要注意的点：
鼻炎是鼻粘膜的炎症，它是一种上呼吸道疾病。鼻炎的临床症状包括阵发性打喷嚏、鼻塞、流鼻涕、流眼泪等，没有明显病因。而过敏性鼻炎作为鼻炎的一种，症状是由过敏原引发的。
很多人刚开始打喷嚏的时候，还以为是感冒了，赶紧吃感冒药，却发现并没有好转…
实际上过敏性鼻炎的症状往往与早期感冒的症状很相似。
一般来说，可以通过以下几点来区分到底是感冒还是过敏性鼻炎：
1
感冒通常伴有全身症状，如无力、发热、全身酸痛等，而过敏性鼻炎只是单纯的鼻部问题，除了可能有头痛，没有其他全身性疼痛症状。
2
过敏性鼻炎有可能会持续数周至数月，而感冒通常会在1-2周内自愈。
3
大多数过敏性鼻炎具有非常明显的季节性，尤其是春秋两季，而感冒一年四季都可能发生。
4
通过验血，大多数过敏性鼻炎在血液分析中显示嗜酸性粒细胞和 IgE 值升高，而其他值通常正常。相反，感冒通常具有升高的淋巴细胞值。
5
过敏性鼻炎过敏原阳性几率高，感冒几率低。
一旦过敏原吸入鼻腔，就会引起免疫反应。过敏原会和IgE抗体结合，激活肥大细胞。
也许对于普通人来说这没什么，但是对于过敏性鼻炎患者来说，就会引起过度反应，也就是说，免疫系统把花粉，灰尘等莫名扣上“通缉犯”，对其进行打击。
肥大细胞通过释放“组胺”，通知其他细胞，包括嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、嗜中性粒细胞和T细胞等，会导致炎症和鼻粘膜充血：
• 本来好好的通道变窄了，气体很难通过就是鼻塞；
• 炎症刺激到神经，就是鼻子痒；
• 鼻粘膜分泌过多的粘液，结果就是流鼻涕…
过度分泌的粘液会堵塞两个鼻子的重要开口：
鼻泪管的作用是将眼泪从眼睛排到鼻子，一旦因为过敏性鼻炎，粘膜肿胀就会导致鼻泪管堵塞，这时候看起来像是“泪汪汪”的。
咽鼓管引流中耳分泌物，一旦因为过敏性鼻炎被堵塞，就会让人感觉到耳朵被塞住。
最后鼻腔内的神经受到刺激会开始打喷嚏
甚至，过敏性鼻炎患者会感到呼吸困难…
过敏性鼻炎的发病机理
鼻粘膜中的树突状细胞（DC）吸收过敏原 ➞ 引流淋巴结 ➞ 呈递给原始CD4+T细胞 ➞ 分化为过敏原特异性Th2细胞 ➞ 诱导B细胞活化产生浆细胞 ➞ 分化产生特异性IgE抗体 ➞ 在效应细胞（如肥大细胞和嗜碱性细胞）表面进行再循环和相互作用 ➞ 与IgE受体（FcεRI）结合 ➞ 炎症介质（如组胺、前列腺素、白三烯）释放 ➞ 介质与鼻感觉神经、血管系统和腺体相互作用，导致过敏性鼻炎症状
Liu P, et al., J Asthma Allergy. 2022
以上我们知道过敏性鼻炎涉及免疫反应，而人体内60%~70% 的免疫细胞集中在胃肠道中。肠道健康与过敏之间的联系始于免疫系统。
所有的免疫系统成分都直接或间接地受到微生物群的调节。
健康的微生物群会改变 Th1/Th2 细胞的比例，有利于 Th1 细胞，特应性疾病的特征在于对过敏原的 Th2 免疫反应。过敏性鼻炎以鼻腔黏膜Th2免疫反应为主的过敏性炎症反应，病变组织中存在大量Th2细胞因子浸润。
注：Th1细胞介导细胞免疫反应，直接攻击病原体或者促使其他细胞攻击病原体，就算病原体进入被感染的细胞，还会追进感染细胞里面去攻击；
Th2细胞介导体液免疫反应，它们会促使其他免疫细胞产生抗体，由这些抗体来攻击病原体。Th2细胞就不会进入被感染的细胞。
在免疫系统发育过程中，如果肠道失调通过将Th1/Th2细胞因子平衡向Th2反应转移，导致产生产生IgE的浆细胞，从而导致异常过敏反应。
越来越多的证据表明，平衡良好的肠道菌群对发育调节性T细胞(Tregs)至关重要，这对肠道耐受诱导至关重要。下一章节我们来讨论肠道菌群与过敏性鼻炎之间的关系。
注解：由于Th1细胞和Th2细胞都能分泌细胞因子促进自身的增殖并抑制对方的增殖，因此在正常情况下机体中 Th1细胞和Th2细胞处于相对平衡的状态。 但当机体发生功能异常时，常表现出平衡偏向其中一方，称为 “Th1/Th2漂移”。Th1细胞和Th2细胞之间的平衡状态被打破，会引起许多疾病的产生和发展。 包括肿瘤和一些自身免疫性疾病。
但是，不同的疾病表现出的Th1/Th2平衡漂移各不相同。如类风湿性关节炎、I型糖尿病、多发性硬化及慢性甲状腺炎等疾病中，Th1占优势状态；而在系统性红斑狼疮、硬皮病以及一些常见的变态反应性疾病比如过敏性鼻炎中，则Th2占优势状态。
我们知道，肠道菌群在人体中发挥着重要的生理作用，如影响维生素合成、免疫等，且与过敏性疾病的发生、发展相关。
肠道多样性的改变在过敏性疾病患者中较为常见。
目前已有的研究显示，与健康人相比，过敏性鼻炎患者的肠道菌群多样性显著较低（Chao1和Shannon多样性指数），其他菌群变化如下：
过敏性鼻炎患者肠道增加的菌群：
过敏性鼻炎患者肠道减少的菌群：
可见，健康个体和过敏性鼻炎患者的肠道菌群组成不同。
其中，普雷沃氏菌可能是影响免疫系统发育的重要微生物之一。
产丁酸盐的细菌，如梭状芽胞杆菌，可诱导调节性 T 细胞并通过预防肠道炎症来抑制过敏症状。
要解释肠道菌群是如何影响过敏性鼻炎的，我们要先从肠道菌群对免疫系统的塑造开始了解。
肠上皮细胞：将细菌和宿主的免疫系统连接起来
肠上皮细胞（IEC）翻译来自共生细菌的信号（细菌代谢物、细菌成分和细菌本身）并将它们发送到粘膜免疫细胞。可见，肠上皮细胞在肠道免疫中起关键作用。
微生物在肠道定植，并通过肠上皮细胞诱导血清淀粉样蛋白 A 的产生，从而改善 Th17 分化和 IL-22 的产生。
主要参与与定殖肠道细菌的串扰的免疫细胞主要见于固有层。其中，最常见的是树突状细胞（DCs）、Tregs、NK细胞和CD4+ T细胞。
树突状细胞：刺激 CD4+ T 细胞分化
树突状细胞在与先天性和适应性免疫反应的相互作用中起着至关重要的作用。它们迁移到次级淋巴组织并根据激活信号刺激 CD4+ T 细胞分化成亚型。
共生细菌衍生的代谢物影响树突状细胞的功能。例如，短链脂肪酸抑制 IL-12 并增加 IL-10 和 IL-23 的产生，降低 CCL3、CCL4、CCL5、CXCL9、CXCL10 和 CXCL11 的水平，间接调节 T 细胞功能。此外，它们通过树突状细胞的调制诱导 B 细胞IgA 类别转换和 IgA 产生，并调节其他适应性反应细胞功能。
巨噬细胞：摄取病原体
与肠上皮相关的巨噬细胞具有广泛的功能。它们可以摄取病原体，产生多种影响其他免疫细胞的细胞因子，并支持 Treg 的维持。
短链脂肪酸：促进巨噬细胞分泌抗炎 IL-10
微生物产生的短链脂肪酸促进巨噬细胞分泌抗炎 IL-10。此外，它们改变巨噬细胞的新陈代谢，降低 mTOR 激酶活性并增加抗菌肽的产生。
在正常情况下，微生物群和身体之间的相互作用是决定身体健康的基础，如果其中一个环节受损，可能会导致肠道菌群失衡。肠道微生物群的失调显著影响微生物群与宿主之间的代谢，并抑制宿主免疫系统。大多数过敏性疾病与肠道微生物群失衡有关，如过敏性鼻炎。
典型的过敏性鼻炎肠道菌群促进细胞因子的不利变化，从而促进过敏性鼻炎发展中涉及的 Th1/Th2 失衡。
过敏性鼻炎患者的肠道菌群失调及其对 Th1/Th2 平衡的影响
Kaczynska A, et al., Nutrients. 2022
肠道菌群的每一次紊乱都会对免疫系统产生负面影响，并破坏先天性和适应性反应。上图解释了改变的肠道微生物群组成与其对过敏性鼻炎患者免疫系统的影响之间的联系。
接下来章节，我们来详细了解，肠道菌群如何影响免疫系统从而引发过敏性鼻炎。
肠道菌群失调可能会破坏 Th1/Th2 细胞之间的稳态，这可能会对免疫耐受产生负面影响，破坏过敏原的正常清除，并增加过敏性鼻炎的风险。我们从以下六个方面详细展开讨论肠道微生物群在过敏性鼻炎中扮演的重要角色。
前面我们已经知道，过敏性鼻炎是一种I型过敏性疾病，与Th1/Th2平衡向Th2倾斜有关。
为什么生命早期肠道菌群多样性的变化会与过敏有关？
在生命早期，全身免疫反应偏向于Th2。研究表明，生命早期肠道菌群的多样性较低，会影响 IL-4 和 IFN-γ 的水平， IL-4 由Th2细胞产生的，IFN-γ由Th1产生，因此，这可能通过调节 Th1/Th2 平衡来影响气道炎症。
此外，在生命的前两年，较低的微生物多样性会延迟拟杆菌的定殖，并导致 Th1 型反应减少，从而导致Th1/Th2 平衡向Th2倾斜。
一些益生菌也能通过影响Th1/Th2 平衡，从而发挥作用。
植物乳杆菌(NR16)
从发酵韩国泡菜中提取的植物乳杆菌(NR16) 是一种强大的 Th1 诱导剂，当 NR16 与免疫细胞共培养时，它可以产生大量的 IFN-γ 和 IL-12，并且在同时口服 NR16 可降低小鼠气道高反应性和白细胞浸润。此外，口服 NR16 可以通过诱导 Th1 免疫反应来缓解过敏性鼻炎症状，这反过来又可以通过减少特定粘膜病变中 Th2 细胞因子的产生来重新平衡 Th1/Th2 比率。
植物乳杆菌可增加过敏性鼻炎小鼠模型中Th1型细胞因子（IFN-γ、特异性血清IgG2a）的产生，Th2型细胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）减少并达到Th1/Th2的平衡。
泛福舒
一项随机对照研究表明，与对照组相比，泛福舒治疗后，泛福舒组鼻腔灌洗液中IL-4和IL-13的含量显著降低，而INF-γ的含量显著升高，导致IL-4/INF-γ的比值显著降低，泛福舒可以调节Th1/Th2细胞因子平衡，作为一种潜在的细胞信号机制，提高整体粘膜免疫。
短双歧杆菌
研究人员证实，口服短双歧杆菌可抑制 Th2 反应并诱导 CD4+CD25+Tregs 活性，但不引起 Th1 反应，但可调节 Th1/Th2 平衡并具有抗过敏作用。
其次，大剂量短双歧杆菌可显着减少打喷嚏的频率，同时降低血清IL-4和特异性IgE水平，增加脾脏中CD4+CD25+ Tregs的数量，显着降低鼻黏膜上皮的过敏反应，低剂量的短双歧杆菌只能轻微缓解过敏反应。
2型先天性淋巴细胞（ILC2）是一种先天性免疫细胞，缺乏表面标记物，因此难以识别。它们反映Th2型细胞，在过敏发展中发挥着重要作用。
我们知道，过敏性鼻炎是一种IgE介导的炎症，导致鼻粘膜中Th2细胞和II型细胞因子的数量增加。
研究人员发现鼻粘膜中ILC2的数量与过敏性鼻炎临床视觉模拟量表（VAS）评分呈正相关。
肠道微生物群失调如何影响过敏性鼻炎
Li J, et al., Eur Arch Otorhinolaryngol. 2022
为什么ILC2在过敏性鼻炎的调节中起重要作用？
过敏性鼻炎患者中多种脂质受体上调，包括CysL1R（LTD4配体）和PGD2。尽管LTD4可激活ILC2中IL-4的产生，但过敏性鼻炎患者鼻分泌物中IL-4水平没有显著变化。
臭氧通过诱导ILC2释放IL-5和IL-13来加重过敏性鼻炎症状。
患有屋尘螨敏感的过敏性鼻炎的儿童外周血ILC2水平显著升高。所有这些发现表明ILC2在过敏性鼻炎的调节中起着重要作用。
肠道菌群对ILC2的影响
值得注意的是，肠道微生物群影响ILC2通过肠-肺轴从肠道向肺的迁移。例如，变形菌门显著促进了上述迁移，并促进了IL-33的产生。
此外，呼吸道过敏的发展与Ruminococcus gnavus的丰度增加有关联。
研究人员发现，肠道菌群失调刺激ILC2和树突状细胞产生2型细胞因子，并促进嗜酸性粒细胞和肥大细胞的肺浸润。
另一方面，肠道微生物群发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸抑制ILC2的功能，防止肺部炎症。因此，研究表明ILC2s的活性受到肠道微生物群的调节，但其潜在机制尚未得到充分阐明。
益生菌可以通过抑制ILC2的激活来控制过敏性鼻炎的发生和发展
在一项木瓜蛋白酶诱导的BL6小鼠的研究中，益生菌大肠杆菌菌株Nisle 1917（ECN）的治疗导致IL-5的降低较小，IL-13，IL-33的水平显著降低。ECN处理的小鼠具有显著更低的CD3+CD4+IL5+和IL13+细胞频率。数据表明，ECN能够抑制Th2和ILC2的活化以及原型致敏IL-5和IL-13的产生。
然而目前的研究相对有限，需要更多的基础和临床研究来评估未来的长期治疗效果。
对于肠道菌群在人和动物过敏性鼻炎模型中的研究显示，在益生菌的作用下，大多数血清炎症因子都有不同程度的下降，如IL-4、IL-5、IL-13、IgE、特异性血清IgG1、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞水平减少，但一些抗炎因子增加，如 IL-10、IFN-γ 和特异性血清 IgG2a 分泌增加。因此，益生菌可以通过提高血清中炎症因子的水平来缓解过敏性鼻炎患者的炎症反应，从而减轻他们的临床症状。
NVP-1703 益生菌混合物：IL-5↓ IL-13↓ IL-10↑
（长双歧杆菌IM55 和植物乳杆菌IM76）
一项关于多年过敏性鼻炎的成人研究评估了NVP-1703益生菌混合物（长双歧杆菌IM55和植物乳杆菌IM76）干预4周的疗效和安全性，IL-4血清中尘螨水平无明显变化，但尘螨特异性IgE水平显著降低。在第4周，与安慰剂组相比，NVP-1703组的血清IL-5和IL-13水平降低，而IL-10水平显著升高。
泛福舒：IL-4↓ IL-13↓ INF-γ↑
在早期研究中，60名过敏性鼻炎患者被随机分为泛福舒（BV）组和对照组。泛福舒治疗后，治疗组的药物评分明显低于对照组，且个体和总体鼻症状评分均显著低于对照组。
泛福舒组鼻腔灌洗液中的IL-4和IL-13水平显著降低，而干扰素γ（INF-γ）水平显著升高，这使得IL-4/INF-γ比值显著降低，嗜酸性粒细胞也显著减少，过敏性鼻炎患儿呼吸道病毒感染率/严重程度的增加可能由多种机制引起，但IFN-γ缺乏可能是其中之一，益生菌可以通过提高IFN-γ水平来改善呼吸道病毒感染。
植物乳杆菌：IL-4↓ IL-5↓ IL-13↓ IgE↓ IgG1↓ IFN-γ↑ IgG2↑
在过敏性鼻炎小鼠模型中，口服植物乳杆菌可减少过敏性鼻炎小鼠模型鼻腔和肺部浸润细胞数量，而支气管肺泡灌洗液和引流淋巴结标本显示免疫细胞计数减少，IL-4、IL-5、IL-13、血清IgE和特异性血清IgG1水平降低，IFN-γ和特异性血清IgG2a分泌增加，可改善过敏性鼻炎。
丁酸梭菌：IgE/G1↓ IL-10↑ 逆转Th1/Th2失衡
显着降低了肺阻力、肺气道炎症、肥大细胞脱粒、小鼠气道炎症重塑和 OVA 特异性 IgE/G1 表达。同时，它还逆转了Th1/Th2失衡，增加了抗炎血清因子IL-10.
益生菌发酵的红参：IL-4↓ IgE↓
益生菌发酵的红参（FRG）对卵白蛋白（OVA）诱导的小鼠过敏性鼻炎模型的影响是，FRG比红参更有效地降低支气管肺泡灌洗液、鼻液和血清中的IL-4和IgE水平，表明FRG比红参具有更好的免疫调节作用。 FRG 治疗可减少炎症。
瑞士乳杆菌SBT2171：IL-4↓ IL-13↓ IFN-γ↑ IL-10↑
瑞士乳杆菌SBT2171（LH2171）可在体外诱导抗原刺激的幼稚小鼠脾细胞产生细胞因子，从而抑制IL-4和IL-13的产生，并增加IFN-γ和IL-10的产生。
Treg作为免疫抑制性CD4+T细胞，而Th17作为炎性CD4+T细胞，两者之间的平衡是维持人体免疫系统稳定性的关键条件。 过敏性鼻炎患者Th1/Th2失衡。
益生菌可以通过调节Treg/Th17的平衡来改善过敏和免疫疾病的调节，并产生了一些具有相当效果的靶向治疗方法。
对变应性真菌性鼻窦炎患者的研究表明，血清中IL-1、IL-17、IL-21和TGF-β的分泌都有不同程度的增加，导致Th17/Treg平衡Th17方向的偏移。
研究数据证实，过敏性鼻炎患者外周血中炎性因子如IL-17、IL-35和Th17的分泌增加，炎性因子的增加导致Treg/Th17失衡，进而导致Th1/Th2失衡，导致一系列过敏性鼻炎典型临床症状和鼻粘膜纤毛破坏，鼻腺增生和炎性细胞浸润。
益生菌通过影响Treg / Th17的平衡调节自身免疫
梭菌孢子诱导CD4+FoxP3+Treg细胞可以抑制Th17细胞的促炎反应。
使用益生菌混合物VSL#3来诱导Treg细胞的增殖。
细胞实验表明，乳酸菌上清液可以减少CD4+T细胞、CD8+T细胞和粘膜相关恒定T细胞等的活化，乳酸菌的产物可以抑制这些细胞的增殖和脱颗粒。
其他研究表明，炎症引起的T细胞代谢变化会影响Treg细胞的免疫功能。例如，糖酵解过程中的烯醇化酶可以调节外显子中FoxP3的结合变体，以及应激状态引起的Treg代谢变化，这是触发自身免疫反应的重要部分。
使用干酪乳杆菌作为干预对照，结果表明，干预组脾脏中CD4+CD25+Foxp3+Treg的百分比增加，而CD4+IL-17A+Th17细胞的百分比降低，调节了Treg/Th17细胞比例的失衡。
另一项研究表明，鼠李糖乳杆菌GG（LGG）提取物可以通过Toll受体（TLR2）途径，降低IL-17+Th17的比率，增加CD25+Foxp3+Treg的比率，从而维持Treg/Th17的稳态。
树突状细胞（DC）是体内最有效的抗原呈递细胞（APC），通过调节对微生物抗原的耐受性和免疫性，可以有效诱导抗原特异性免疫应答。
益生菌可能通过调节树突状细胞成熟和免疫耐受性树突状细胞（TDC）产生，产生抗炎细胞因子，从而抑制炎症，影响免疫调节。
免疫耐受性树突状细胞在调节免疫耐受中发挥关键作用
其特征在于表达共刺激分子（CD80/CD86）的半成熟表型，其可通过TLR配体或通过暴露于特定细胞而激活，在因子环境中分化。
此外，它们还表达免疫调节分子并产生免疫抑制因子，半成熟的共刺激CD80/CD86信号通过CD28分子的作用影响T细胞上Treg的激活，进而诱导免疫耐受。
目前，一些临床试验正在进行，以探讨TDC作为免疫介导疾病的替代治疗方案的有效性。与抗炎分子相比，这些TDC具有半成熟表型，表现出低水平的T细胞共刺激特性，并且产生促炎细胞因子的能力降低，特别是通过调节性T细胞（Tregs）的扩增和/或诱导。
其他研究也表明，TDCs分泌抗炎细胞因子并调节T细胞，以促进小鼠和人类肠道中Foxp3+Treg的发育。在全球范围内，这些数据表明DC/Treg/B调节轴通过重新建立耐受性和调节Tregs在肠道中发挥中心作用。
菌群的免疫调节作用来自免疫细胞与肠道树突状细胞的相互作用
最近的证据表明，益生菌可能通过调节DC成熟和TDC产生，从而抑制炎症，从而影响体外和体内的免疫调节。益生菌的免疫调节作用来自免疫细胞与肠道DC的相互作用，从而调节先天和适应性免疫系统。
研究表明，益生菌能够与DC上的模式识别受体（PRR）反应，后者检测病原体上不同的进化保守结构（病原体相关分子模式，PAMP），或通过产生可溶性化合物，从而诱导TDCs。
不同种类和菌株的益生菌可能直接影响树突状细胞的成熟，益生菌可能调节抗炎细胞因子的水平，如转化生长因子β（TGF-β）、IL-10，并诱导Treg。
一项针对四种益生菌菌株（包括唾液乳杆菌、双歧杆菌、凝结芽孢杆菌和纳豆枯草杆菌）的研究，都诱导DC产生IL-10和TGF-β，双歧杆菌和凝结芽孢杆菌表现出更强的诱导IL-10和转化生长因子-β的能力。因此，益生菌诱导的树突状细胞活性产生抗炎细胞因子在免疫调节功能中起着关键作用。
总之，益生菌通过调节TDC活性是过敏性鼻炎治疗的潜在靶点。
Toll样受体（TLRs）是机体免疫的主要组成部分之一，是肠粘膜淋巴细胞和上皮细胞表面表达的识别受体，为入侵病原体和炎症反应提供防御屏障。
肠道共生菌群的一部分，可以通过与TLR相互作用，在控制免疫反应中发挥关键作用。
TLR位于细胞质膜和细胞内内体中，可检测细菌、病毒和真菌的一系列致病分子模式，树突状细胞中TLR的激活可影响适应性免疫反应。
许多微生物感染可以激活TLR4信号，而肠道共生微生物群的一部分，可以影响TLR4.
益生菌多糖胶囊可以通过调节Th1/Th2平衡、诱导T调节细胞分化和激活DC，进而通过TLR与肠道微生物群相互作用，在控制免疫反应中发挥关键作用。
在一项益生菌（鼠李糖乳杆菌GG）与舌下免疫疗法（SLIT）联合的研究中，组间分析表明，与SLIT维生素D组相比，SLIT益生菌组的CD4+CD25+Foxp3+诱导率显著增加，相比之下，TLR阳性细胞组的百分比降低更多。
研究表明，益生菌产生的瞬时蛋白可以诱导TLR的产生，这种蛋白可以缓解特定IgE引起的过敏反应。
此外，一些TLR可以刺激DC激活，进而导致Treg细胞产量增加。先前的研究指出，TLR可能是益生菌影响Treg细胞增殖和分化的潜在靶点。
菌群可以依赖TLR4/NF-κB途径调节过敏性炎症
在一项研究中，阐明了益生菌对TLR4/NF-kB通路在调节宿主对肺损伤和气道炎症的防御中的调节作用。过敏性婴儿哮喘和TLR有影响。
结果表明，β-乳蛋白刺激导致巨噬细胞TLR4/NF-κB信号通路的转导增加。
嗜酸乳杆菌KLDS 1.0738干预通过抑制TLR4通路显著减少过敏性炎症。此外，嗜酸乳杆菌KLDS 1.0738菌株可以显著降低TLR4转导和炎性细胞因子的产生，这与miR-146a水平的上调密切相关。
// 小结
总的来说，肠道菌群可以通过减少血清促炎因子、增加免疫细胞数量、调节Th1和Th2平衡、增加Treg数量和抑制Th17等方式来预防过敏性鼻炎的发生发展，此外，某些菌可以直接刺激TDC的形成或激活TLR通路以间接刺激DC，从而诱导Treg的形成。
通过增加有益细菌的水平可以调节肠道微生物群的稳定性，恢复肠道粘膜屏障，从而改善过敏性鼻炎。
可以根据疾病的具体严重程度、疾病类型和生活方式选择合适的治疗药物。
过敏性鼻炎的治疗选择
▸鼻用皮质类固醇
局部鼻用皮质类固醇起效迅速，尤其是缓解鼻塞。外用类固醇与特定的细胞质糖皮质激素受体 (GRs) 结合，激活抗炎基因转录并抑制促炎基因转录，外用类固醇的抗炎作用可减轻所有鼻部和眼部症状。
▸外用类固醇联合抗组胺药
MP Aze-Flu 是一种由盐酸氮卓斯汀和丙酸氟替卡松组成的鼻喷雾剂，在症状评分和生活质量方面比安慰剂或丙酸氟替卡松单独有效。
▸ 鼻塞减轻剂
由于鼻黏膜的反弹作用和习惯作用，连续使用最好不超过7天。大部分药物可使α肾上腺素受体起作用，引起血管舒张和收缩，可立即缓解鼻塞症状，主要包括伪麻黄碱、羟甲唑啉、三唑啉或去氧肾上腺素。
▸鼻用抗胆碱能药和色甘酸钠/肥大细胞稳定剂
主要影响鼻腔分泌物的鼻用色甘宁和抗胆碱能药有一些较早的研究，但没有足够的证据做出充分的推荐。
▸盐水冲洗
增加儿童的鼻腔冲洗是有益的，可以减少鼻嗜酸性粒细胞和中性粒细胞。
全身性糖皮质激素的所有机制均受 GR 的调节，GR 属于配体调节的核受体超家族，类固醇的抗炎作用可以通过三种广泛的分子机制来解释：促炎基因表达降低、抗炎炎症基因表达增加和非基因组机制。
▸口服抗组胺药
已在多种细胞上鉴定出四种组胺受体 H1 和 H2 受体，可刺激过敏反应的早期和晚期。第二代/第三代非镇静 H1 受体拮抗剂是过敏性鼻炎的首选抗组胺药。
许多研究表明西替利嗪是有效的，并且西替利嗪在症状缓解方面优于氯雷他定，并且具有良好的安全性。
▸白三烯受体拮抗剂（LTRA）
白三烯是炎症介质家族，包括LTA4、LTB4、LTC4、LTD4和LTE4，通过阻断半胱氨酸LT1（CysLT1）受体，LTRAs（如蒙特鲁甾醇）可以改善过敏性鼻炎和哮喘症状。目前，口服色甘酸作为肥大细胞稳定剂的研究不足。
迄今为止，过敏原免疫疗法是目前唯一可用于 IgE 介导的过敏性疾病患者的免疫调节和因果治疗。
过敏原免疫疗法的目的是对免疫系统进行重新编程以减少特异性IgE的产生，从而诱导对过敏原的耐受，可通过不同的给药途径分为皮下免疫和舌下免疫两种方式，通过不断增加过敏原剂量使患者脱敏。
同时，研究人员发现接种疫苗可以改善长期空气污染对过敏性呼吸道的负面影响。针对风疹、伤寒和天花的预防性免疫显示过敏性鼻炎的发生率较低，而麻疹疫苗的过敏性鼻炎发生率较高。
目前过敏性鼻炎的治疗仍然基于过敏原避免、症状缓解药物、抗炎治疗和过敏免疫治疗。现阶段过敏性鼻炎治疗药物不良反应多且无法治愈，症状易反复，免疫治疗疗程较长，依从性差，同时降低生活质量。
肠道微生物群正在成为早期治疗特应性疾病的新靶点，如过敏性鼻炎也是特应性疾病的一种。
益生菌可以用作宿主防御途径的免疫调节剂和激活剂，口服益生菌可以调节呼吸系统的免疫反应，并可以通过调节肠道微生物群和免疫反应的变化来预防和治疗上呼吸道疾病。
国际上对益生菌作为替代治疗方法的研究和应用正在增加，大多数研究表明益生菌可以显着改善过敏性鼻炎患者的症状。
接下来我们详细了解基于菌群干预的过敏性鼻炎疗法。
作为调节肠道菌群平衡的重要手段，益生菌包括多种细菌，其主要作用是维持免疫系统的平衡，改善菌群结构，恢复菌群平衡，同时，它可以减轻肠道局部黏膜炎症反应，恢复黏膜屏障，阻断外来病原体的入侵。
前面章节我们了解到，益生菌可以激活 Th1 或抑制 Th2，引起抗炎作用，还可以刺激免疫因子如IL-10的产生，其主要作用是抑制炎症反应。
因此益生菌治疗过敏性鼻炎的基础研究和临床应用越来越多。
➤ 关于益生菌改善过敏性鼻炎的研究
益生菌的使用可积极改善克雷伯菌与双歧杆菌的比例，并可预防过敏性疾病的发展。
对过敏性鼻炎大鼠的研究表明，婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌的混合物LacB可以降低粘膜中H1受体和脱羧酶组氨酸的mRNA表达，从而减轻过敏性鼻炎表现。
在一项双盲安慰剂对照试验中，与安慰剂组相比，食用5个月的干酪乳杆菌（LcS）会导致IgG水平升高，IL-6、IL-5和干扰素γ（IFN-γ）水平显著降低。
研究人员还调查了嗜酸乳杆菌对患有实验性过敏性鼻炎的BALB/c小鼠的影响，并报告使用第二周后喷嚏明显减少，而对照干预措施在第四周减少了喷嚏。
在对1919名过敏性鼻炎患者的23篇论文进行的系统回顾和荟萃分析中，研究人员表明益生菌可能有效缓解过敏性鼻炎患者的症状和生活质量。
在另一项系统综述中，包括了11项关于使用益生菌治疗和预防过敏性鼻炎的随机对照试验。研究结果表明，益生菌的使用与过敏性鼻炎患者的生活质量和鼻腔症状的显著改善有关。
关于益生菌治疗过敏性鼻炎的研究
Liu P, et al., J Asthma Allergy. 2022
研究表明，添加益生菌可以通过恢复肠道菌群紊乱来调节过敏性鼻炎的免疫反应。
一项研究指出，用益生菌发酵乳治疗后，患者的血清特异性IgE显著降低，免疫功能显著改善，体内肠道菌群结构得到改善，肠道菌群平衡得到恢复，症状也显著缓解。
用从人类粪便和泡菜中分离的长双歧杆菌和植物乳杆菌的益生菌混合物（PM）进行过敏性鼻炎治疗，可以通过控制肠道菌群紊乱（显著抑制变形菌，增加拟杆菌和放线菌的组成）来缓解过敏性鼻炎。
也有结果表明，益生菌和L-谷氨酰胺可以有效调节过敏性鼻炎患儿治疗过程中胃肠肽的水平，恢复肠道菌群的平衡，并恢复肠黏膜的屏障功能，从而达到治疗目的。
基于上述研究结果，可以看出益生菌可以调节和恢复肠道微生物群紊乱以治疗过敏性鼻炎。
当然，也有研究中发现益生菌治疗后效果没有明显改善的，例如：
在一项关于益生菌治疗过敏性鼻炎疗效的研究中，患者的过敏症状没有明显缓解，但与治疗前相比，一些患者的鼻粘膜微环境有所改善。
17项纳入的研究发现，益生菌治疗至少在一个结果指标上比安慰剂有显著的治疗优势，而六项试验未发现效果。
目前，作为临床过敏性疾病研究的一个新方向，益生菌有望成为过敏性鼻炎控制和治疗的潜在新目标。益生菌治疗的可能机制如下图所示：
益生菌治疗过敏性鼻炎的简要机制
Liu P, et al., J Asthma Allergy. 2022
益生菌作为过敏性鼻炎的辅助疗法，不仅可以从深层次恢复肠道微生物群紊乱，缓解鼻过敏的典型症状，而且具有高性价比和低风险的优势。
然而需要注意的是，目前的关于益生菌的基础研究仍在进行中，益生菌的最佳菌株、剂量和持续时间还需要进一步探索，同时，在引入新的治疗方法的过程中，有必要注意其可能带来的副作用。
益生元是影响肠道微生物群组成和活性的特定膳食成分。常用的益生元是乳糖醇、乳果糖、菊粉、乳糖、低聚果糖、低聚半乳糖和大豆低聚糖等。
◣ 益生元对IgE水平高的过敏性鼻炎成人的影响
在52周内，患者接受乳糖，并测量其血清IgE水平。治疗一年后，血清IgE水平（尤其是花粉过敏原）显著降低，同时伴有过敏症状的缓解。
一项研究比较，干燥的Ma-al-Shaeer（一种富含纤维的传统伊朗药物，配方基于大麦）与非索非那定对成人过敏性鼻炎患者的影响。
受试者连续14天每天两次接受口头提及的制剂。两组过敏性鼻炎的临床病程均得到改善，而Ma al-Shaeer组的鼻塞、鼻后滴漏和头痛评分显著降低。
◣ 益生元被广泛用作婴儿配方奶粉的补充
一项研究评估了益生元寡糖对过敏的保护作用。
在这项随机对照试验中，具有特应性风险的健康婴儿在出生后的前六个月接受了补充益生元或补充安慰剂的配方奶粉喂养。随访期为五年。
补充益生元组的累计过敏表现发生率显著降低。该干预措施对预防过敏性鼻结膜炎和过敏性荨麻疹特别有益。
其他关于益生元预防/治疗哮喘或过敏性鼻炎的研究
Meirlaen L, et al.,Nutrients. 2021
总之，关于益生元用于预防和治疗过敏性鼻炎的数据仍然不足。然而，它们调节细胞因子释放的能力，似乎是治疗过敏性疾病的一种新的、有前途的方法。
合生元治疗过敏性鼻炎的研究也很少，个别研究益生菌功效的试验实际上涉及合生元。
关于合生元预防/治疗过敏性鼻炎的研究
Meirlaen L, et al.,Nutrients. 2021
合生元对预防过敏性鼻炎的作用仍未得到解答，需要更多设计良好的研究，仅研究合生元对过敏预防和/或治疗的影响。
细菌裂解物是由源自呼吸道病原体的抗原组成的免疫调节制剂。最常见的是肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌、化脓性链球菌、绿色链球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和奥扎纳克雷伯杆菌。
该制剂可通过化学或机械裂解获得。不同的生产方法可以产生不同的免疫效果。细菌裂解物可以口服、鼻内和舌下给药。这里讨论了口服给药对肠道环境的影响。
细菌裂解物的作用机制基于自然暴露于病原体抗原和随后的免疫反应。它们通过Toll样受体激活DC，促进抗病毒细胞因子释放、NK细胞活化和Th1/Th2平衡的恢复。
只有五项研究调查了细菌裂解物对过敏性鼻炎的影响。其中两个使用口服OM-85。
OM-85
一项开放标签的顺序研究，研究了在过敏性鼻炎、哮喘或慢性阻塞性肺疾病患者中使用OM-85对呼吸道感染率、原发病加重率和症状严重程度的影响。
减少过敏性鼻炎发作次数，严重程度减轻
患者分三个周期接受制剂，包括连续10天的摄入，然后休息20天。他们表明，与前一年相比，OM-85治疗减少了呼吸道感染和过敏性鼻炎发作的次数，并缓解了过敏症状的严重程度，而前一年患者只接受了标准的优化护理。
已证明血清和唾液IgA水平增加。为了进一步扩大这项研究，评估了60名常年过敏性鼻炎患者的临床效果。参与研究的参与者按照与前述研究相同的方案服用OM-85。治疗后，OM-85组的总鼻部症状评分、瘙痒评分、鼻溢评分、喷嚏评分和药物评分均显著下降。此外，观察到鼻IFN-γ增加，鼻IL-4和IL-13水平降低，鼻拭子中嗜酸性粒细胞数量减少。
细菌裂解物不会直接影响肠道细菌；然而，它们刺激的细胞因子可能会影响肠道环境。关于细菌裂解物对过敏性鼻炎的影响还需要更多的研究。
粪菌移植是将健康供体的粪便转化为粪便悬浮液，并将其施用于患者的肠道，以重建肠道微生物群的平衡的过程。目前，没有关于其在过敏性鼻炎治疗中的应用的研究；然而，这可能是恢复肠道细菌组成的一种有前途的方法。潜在地，它可能比益生菌更有效，因为其显著更丰富的注入微生物和永久定植肠道的能力。
一项研究证实了这一假设，他们研究了粪菌移植对成年特异性皮炎患者的影响。结果表明，粪菌移植后特应性皮炎评分显著降低。此外，在研究和随访期间，每周局部使用皮质类固醇的情况有所减少。
肠道微生物群的宏基因组分析显示，从供体到患者的细菌菌株传播显著。未观察到治疗的不良反应。
然而，关于其在过敏性疾病中的应用，仍然没有足够的数据；因此，需要更多的大样本研究。
高质量的饮食结构，如水果和蔬菜、高纤维食物、鱼、低脂食物、蛋白适量，可以增加肠道多样性，维持肠道菌群平衡，有助于平衡免疫反应。
研究表明饮食习惯和肠道微生物群与过敏性疾病有关。
一项研究招募了 186 名有过敏性鼻炎症状的参与者和 106 名没有过敏性鼻炎症状的对照受试者，该研究结果深入了解膳食营养素、肠道微生物组、肠道免疫系统和过敏性鼻炎发展之间的复杂相互作用。
维生素A
关联分析表明，视黄醇、维生素 A、隐黄素（维生素A原的一种）、铜与经年龄和性别调整后的过敏性鼻炎几率相关。
维生素A的主要膳食来源是动物性食物中的视黄醇，水果、蔬菜、蛋黄和黄油中的维生素A类胡萝卜素原。
在该研究人群中，维生素A和视黄醇的膳食摄入水平高度相关(R = 0.96).
维生素A对人体的多种功能至关重要，包括胚胎发育、良好视力、上皮分化和维持免疫功能，特别是在幼稚T细胞分化中。
如果没有维甲酸（注：维甲酸是维生素A的代谢产物），转化生长因子β（TGF-β）促进初始T细胞分化为Th17细胞，后者参与炎症、自身免疫和过敏性疾病。
在视黄酸的存在下，TGF-β帮助肠道树突状细胞介导幼稚T细胞分化为Treg细胞，从而抑制自身免疫反应。
在该研究中检测的类胡萝卜素中，只有隐黄素与过敏性鼻炎相关。
铜 和过敏性鼻炎之间：反向J形关系
铜是一种重要的微量金属，是许多氧化还原酶的辅因子，它参与铁代谢、抗氧化活性、神经肽合成和免疫功能。缺铜和过量铜都会对健康产生不利影响。
在该研究中，观察到铜和过敏性鼻炎之间的反向J形关系。这种反向J形曲线可能分别与铜在适当浓度和高浓度下的抗氧化和促氧化活性有关。
高膳食摄入视黄醇与类胡萝卜素与高丰度普雷沃氏菌的结合，可能对过敏性鼻炎的发展具有保护作用
该研究认为四种营养素（视黄醇、维生素A、隐黄质和铜）和两种肠道菌属（普雷沃氏菌属和大肠杆菌属）与过敏性鼻炎的年龄和性别调整几率相关。
此外，还观察到视黄醇和普雷沃氏菌的组合保护作用，与低视黄醇摄入量和低普雷沃氏菌丰度的受试者相比，高视黄醇摄入和高普雷沃氏菌丰度受试者的年龄和性别调整后的过敏性鼻炎几率低25倍。
绿叶蔬菜、时令水果，含有多种维生素和矿物质，有助于对抗过敏性鼻炎。
绿叶蔬菜包括菠菜、羽衣甘蓝、生菜、芝麻菜等，对于提高免疫系统非常重要。其他还包括黄瓜、大蒜、番茄、红椒、南瓜、红薯、西葫芦、西芹等，都是非常好的食物。水果包括香蕉、柠檬、橙子、蓝莓等。
当然并不是马上有效，这个饮食结构调整需要持续一定的时间。
生姜
生姜的抗炎特性有助于治疗花粉症引起的眼睛、鼻子和喉咙的瘙痒、刺激和炎症。
柑橘类水果
柑橘类水果有助于治疗过敏性鼻炎的症状以及由此引起的上呼吸道刺激。葡萄柚、柠檬、酸橙、橙子、浆果是维生素 C的丰富来源。
姜黄
姜黄抗炎和抗氧化特性，有助于治疗缓解过敏性鼻炎引起的症状。它有助于减少过敏引起的刺激和肿胀。 姜黄可以通过茶、药丸或酊剂服用，甚至可以添加到烹饪时食用的食物中。
西红柿
番茄红素是西红柿中的一种抗氧化化合物，有助于减少过敏引起的炎症。
洋葱
洋葱有抗炎和抗氧化特性，同时富含榭皮素，榭皮素是一种天然抗组胺剂，有助于减轻过敏性鼻炎的症状。
omega-3 脂肪酸
鱼（金枪鱼，三文鱼等）、杏仁、核桃、南瓜和亚麻籽富含的omega-3 脂肪酸的饮食，可以降低儿童和成人发生过敏的风险。
怀孕期间和产后早期摄入 omega-3 脂肪酸的母亲可能会调节免疫系统并降低孩子发生过敏症的风险。
其他饮食建议
易过敏体质尽可能从饮食中去除蛋，乳制品，麸质谷物等容易造成过敏的食品。尽可能减少摄入添加糖和加工食品。
研究发现，一些草药对过敏性鼻炎具有治疗作用，并显示出一些治疗前景。
Septilin
Septilin是一种阿育吠陀草药配方，含有苦皮草、堇叶天花粉、茜草、山茱萸、辣木和甘草，也显示出治疗过敏性鼻炎的巨大潜力。
在一项双盲研究中，190人接受了以上草药组合或标准抗组胺药（扑尔敏）治疗。结果表明，两种治疗方法同样有效。
在这项对32名健康人进行的双盲安慰剂对照试验中，使用Septilin 4周可显著减少皮下注射组胺引起的过敏反应。Septilin也被用作提高免疫力的治疗方法。
在一项针对40名持续性低度感染（如慢性咽痛或鼻窦感染）儿童的双盲安慰剂对照研究中，与安慰剂相比，服用Septilin1个月可显著改善病情。
异株荨麻
一项初步研究表明，异株荨麻 ( Urtica dioica ) 的冻干胶囊可减少患者的打喷嚏和瘙痒。推荐剂量为 600-900 mg TID。荨麻在植物医学中具有治疗咳嗽、肺结核和关节炎的历史用途。体外研究表明它还可能具有抗炎作用。
蓍草（Achillea millefolium）
蓍草是一种多年生草本植物，在欧洲和亚洲很常见。这种多用途草本植物具有抗氧化、健胃、解痉、收敛和透明的特性。传统上用于治疗感冒、流感和发烧，蓍草也可以是对抗过敏性鼻炎的有效药物。
它的抗菌和抗卡他性作用使其成为呼吸系统的理想草药，这种天然的治疗剂还治疗鼻窦炎和粉尘过敏。可以以茶的形式或作为酊剂服用。这是一种强效草本植物，不建议超过连续两周的限度。此外，如果对豚草过敏，应该避免这种草药。
蜂斗菜 ( Petasites hybridus )
在一项开放标签研究中，580名季节性过敏性鼻炎患者服用了50-75 mg BID的蜂斗菜提取物2周（每片含8 mg petasine）。
与基线相比，90%的患者在治疗后，改善了鼻漏、鼻塞、眼睛和鼻子发痒、眼睛发红和皮肤刺激等症状。
蜂斗菜也是一种温和的白三烯抑制剂，在一项研究中发现其与180 mg非索非那定一样有效。但蜂斗菜含有潜在的肝毒性吡咯里啶生物碱（PA），所以应谨慎使用，或者可以使用不含PA的提取物。它属于豚草科，因此对豚草过敏的人也应谨慎使用。
生蜂蜜
生蜂蜜含有很多种活性植物化学物质，有助于体内激素水平恢复正常，有助于构建强大的免疫系统，从而有助于预防过敏性鼻炎。一项随机对照试验表明，食用桦树花粉蜂蜜的过敏患者过敏症状减少了60%，在桦树花粉季节无症状天数增加了一倍。
维生素E
维生素E也可用于治疗过敏性鼻炎，因为它是一种温和的白三烯抑制剂。
一项研究发现，112名患有过敏性鼻炎的成年人在连续10周每天服用800IU维生素E后，鼻部症状明显改善。富含维生素E的饮食也被证明有助于预防过敏性鼻炎的症状，维生素的保护作用随着剂量的增加而增加。建议使用混合生育酚，而不是单独使用α.
注：生育酚，是维生素E的水解产物。天然的生育酚都是D-生育酚（右旋型），它有α、β、ϒ、δ等8种同分异构体，其中以α-生育酚的活性最强。作为抗氧化剂使用的生育酚混合浓缩物，是天然生育酚的各种同分异构体的混合物。
维生素 C
维生素 C具有抗组胺特性，有助于减轻过敏症状。此外，维生素C也有助于增强免疫系统。因此，它有助于预防感染，同时缩短过敏性鼻炎的持续时间。
因此，每天应多吃橙子、灯笼椒、西红柿、柠檬、草莓、豆芽、土豆、奇异果、西兰花、柚子等富含维生素C的食物。
金钗石斛
金钗石斛具有抗炎和免疫活性，近期的一项小鼠研究发现，石虎提取物的治疗抑制了PI3K/AKT/mTOR通路，在门和属水平上恢复了肠道菌群的平衡，并改善了调节T细胞分化，从而有效地扭转了过敏性鼻炎症状。
适度运动
定期锻炼有助于减少过敏反应，适度运动对有过敏症的人无害，过敏体质的人可以按照普通人群的运动建议进行。这包括每周至少 150 分钟的中等强度有氧运动或 75 分钟的高强度运动。
这些活动包括步行、跑步、骑自行车、跑步机锻炼、游泳等。
瑜伽
瑜伽可以通过很多种方式帮助缓解和治愈身体，甚至有助于缓解过敏性鼻炎的症状。瑜伽中的呼吸练习被称为调息，已被用作治疗哮喘的方法。它可能在减轻与过敏性鼻炎相关的症状方面发挥作用。
注意选择正规教师，一开始不要追求动作的完美，重要的是注意调息。
避免触发因素
一旦确定了过敏原，请尽量远离。例如：
洗鼻子
洗鼻液可以帮助清除鼻子中的过敏原。使用生理盐水喷雾有助于减少接触过敏原。
改善不良习惯
与其他过敏性疾病相比，肠道菌群在过敏性鼻炎发病机制中作用的证据仍然较少，但肠道菌群失调与 过敏性鼻炎之间的关系是显而易见的。
肠道微生物群的高度多样性有助于平衡免疫反应，其机制涉及增加代谢物（如短链脂肪酸）和减少炎症介质的产生。
肠道菌群结构异常与过敏性鼻炎的发生率密切相关，这为我们提供了一个新思路，即肠道菌群失调可能是过敏性疾病的重要预测因子。
目前很多研究已经发现益生菌在临床上治疗过敏性疾病的初步效果，可能会减少过敏症状的发生率和持续时间。然而也有一些研究发现，益生菌治疗并没有显着改善临床症状，这可能是因为临床试验包括许多变量，例如伴随疾病、年龄、性别和许多其他因素，还需进一步探索研究。同时，益生菌辅助联合疗法也是一个值得关注的领域。
总的来说，通过各种方式调节肠道微生物群，恢复肠道粘膜屏障，恢复免疫平衡，抑制炎症，有助于改善过敏性鼻炎，肠道菌群或将成为过敏性鼻炎早期干预的新靶点。
注：本账号内容仅作交流参考，不作为诊断及医疗依据。
主要参考文献：
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谷禾健康
乳酸菌属益生菌是使用最广泛的益生菌之一。罗伊氏乳杆菌( L. reuteri ) 是一种经过充分研究的益生菌，可以在大量哺乳动物中定殖。
罗伊氏乳杆菌是一种革兰氏阳性杆状细菌，已在各种食物中发现，尤其是肉类和奶制品。在人类中，罗伊氏乳杆菌存在于不同的身体部位，包括胃肠道、泌尿道、皮肤和母乳。罗伊氏乳杆菌的丰度因个体而异。
可能的优势
● 可能促进皮肤光泽和头发浓密
● 可能有助于对抗感染
● 可能减少炎症并加强免疫
● 可能会改善肠道健康（减少 IBS 和 IBD 症状）
● 可能降低胆固醇
可能的副作用
● 可能对组胺不耐受的人不利
● 可能导致某些人体重增加
● 缺乏大规模临床研究
● 长期补充的安全性未知
罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）名字来自德国微生物学家 Gerhard Reuter，他在1960 年代在人类肠道和粪便样本中发现了它。1960 年代被发现时，罗伊氏乳杆菌自然存在于 30-40% 的人体内，现在大约降至10-20%。科学研究者将这种下降与生活方式的改变联系起来。我们不像以前那样吃发酵食品，如酸菜，而是使用防腐剂，这会杀死食物和体内的细菌。
罗伊氏乳杆菌在发酵过程中能够产生葡聚糖和果聚糖。其中一种葡聚糖，α-1,4/1,6 葡聚糖，分子量为 40 MDa，支化度约为 16%，似乎是一种饱腹感诱导剂，对胰岛素和血糖水平有良好的影响在人类。葡聚糖不会在胃和空肠中降解，而是在结肠中完全降解。由于其慢淀粉特性，这种葡聚糖可能是烘焙应用中一种促进健康的成分。
不同菌株的Lactobacillus reuteri已被证明具有不同的生理作用。例如，Lactobacillus reuteri DSMZ 17648用于治疗幽门螺杆菌(H. pylori)，而Lactobacillus reuteriNCIMB 30242 用于治疗高胆固醇。
但是，罗伊氏乳杆菌补充剂尚未获得批准用于医疗用途，而且有的益处和副作用缺乏可靠的临床研究。法规制定了补充剂的制造标准，但不保证它们是安全或有效的。
大多数关于Lactobacillus reuteri的研究是在动物或细胞中进行的。临床研究很少，而且大多数是低质量的、小规模的或可能存在偏见的。此外，使用的确切菌株因不同研究而异。
尽管罗伊氏乳杆菌在人类中是正常的，但并不是每个人的胃肠道中都有它。口服补充剂可以增加和补充胃肠道罗伊氏乳杆菌，然而它不一定会长期留在那里。
同样，罗伊氏乳杆菌的良好来源是乳制品和肉类，素食者和大多数素食者都避免食用这些食品，因此补充剂很重要。在母乳喂养时服用罗伊氏乳杆菌补充剂的女性更有可能将这些有益细菌转移给婴儿。
为消化和吸收而建，胃肠系统的某些部位已发展为对微生物定植不利。这方面的例子可以在由小肠上部胃酸和胆汁盐引起的低 pH 条件下看到。因此，在胃肠道定植的第一步就是在这样的环境中生存。幸运的是，罗伊氏乳杆菌对低 pH 值和胆汁盐具有抵抗力。这种抗性被认为至少部分取决于其形成生物膜的能力。
谷禾健康
罗氏菌属是共生细菌的一部分，在世界各地的人群中都有代表，占健康肠道细菌总数的 2-31%（谷禾数据库）。产生短链脂肪酸，特别是丁酸，影响结肠运动，具抗炎特性。
罗氏菌属（Roseburia），专性革兰氏阳性厌氧菌, 轻微弯曲，杆状，并通过多个亚末端鞭毛运动。
罗氏菌属包括5种：
罗氏菌属代谢膳食成分，刺激其增殖和代谢活动。
罗氏菌属可以分泌各种分子，与宿主和消化道的其他细菌相互作用。
罗氏菌属可以改善肠道生物多样性，提高葡萄糖耐受性，帮助减肥，使结肠细胞恢复活力。
罗氏菌属的失调（过少）可能影响多种代谢途径，并与多种疾病相关(包括肠易激综合征、肥胖、2型糖尿病、神经系统疾病、过敏、肝病等)。
Roseburia也可以作为症状性病理(如胆石形成)的生物标志物，或作为益生菌修复有益菌群。
研究人员利用16S rRNA测序技术研究早产儿肠道菌群的多样性，并对早期肠道定植模式进行了监测。在新生儿中没有发现Roseburia，但在母乳中发现了，可能通过食用母乳获得。
Roseburia在老年人中降低，提示衰老可能导致肠道菌群的改变。 相反，与较年轻的老年人相比，百岁老人的肠道菌群中有更丰富的Roseburia。
罗氏菌产生短链脂肪酸(乙酸，丙酸，丁酸)，分解不可消化的碳水化合物。短链脂肪酸在碳水化合物和脂肪等重要营养素的代谢中发挥重要作用。
典型的Roseburia菌株特别喜欢生产高水平的丁酸盐。这些化合物通常参与能量产生，可以保护肠道免受病原体和疾病的侵害。
目前，发现只有Roseburia inulinivorans产生丙酸，但不是从葡萄糖中产生的。在Roseburia中，乙酸辅酶a转移酶是进行丁酸合成最后一步的主要酶。丁酸盐的形成可通过底物水平的磷酸化和质子梯度导致肠上皮能量产生和细胞反应调节。丁酸是罗氏菌属与寄主相互作用的关键因子。
前面小节我们知道，Roseburia从可发酵的膳食碳水化合物中产生了大量的丁酸盐。R. intestinalis主要寄生在粘蛋白层，并确保丁酸盐的生成。Roseburia作为一种高产丁酸菌，可能对控制炎症过程，尤其是肠道炎症过程具有重要作用。