什么是肠道健康，从主观感受到客观症状的科学共识

谷禾健康

近年来，“肠道健康”已从一个专业的医学术语演变为一个广受关注的社会文化现象。从科学研究到大众媒体，从临床实践到日常饮食建议，肠道及其内部的微生物世界正以前所未有的深度和广度影响着我们对健康、疾病乃至自我的认知。

一方面，以国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）为代表的科学界，正努力为“肠道健康”这一模糊概念建立严谨的科学定义和评估框架，强调其在维持整体生理功能中的核心作用。

另一方面，以Netflix纪录片《Hack Your Health: The Secrets of Your Gut》为代表的大众媒体，则将复杂的科学问题简化为易于传播的“生活窍门”，在普及知识的同时也可能催生新的健康焦虑和个体责任论。

本文从科学定义、功能领域、临床实践到文化解读等多个维度，全面、深入地探讨肠道健康的内涵、意义及其在当代社会引发的复杂讨论，以期尽力提供一个更为完整和辩证的视角。

Part1
什么是肠道健康？

“肠道健康”是一个被科学家、医疗保健专业人员、行业和公众广泛使用的短语，用以描述与胃肠道功能相关的广泛健康结果。

尽管这一术语在饮食、发酵食品、生物制剂和肠道微生物组等研究中被频繁提及，其真正含义却长期缺乏清晰界定。

▸ 肠道健康的重要标准

从历史来看，肠道健康的定义不断演变。早在2011年，德国霍恩海姆大学营养医学研究所教授 ‌Stephan Bischoff 提出了五个关键标准：

1.有效的消化和吸收食物‌；

2.无胃肠道疾病‌（如炎症、感染等）；

3.‌维持正常且稳定的胃肠道菌群；

4.保持有效的免疫状态（肠道作为人体最大免疫器官，其功能状态直接影响全身免疫力）；

5.‌幸福感‌（包括心理状态与整体生活质量，体现肠脑轴的关联）。

注：该定义跳出了传统对肠道问题（如胃胀、腹泻、便秘）的狭隘理解，从更宏观的角度审视肠道健康，包括免疫功能和身心感受等方面，推动了整个肠道健康和消化健康概念的升级。

这个定义与世界卫生组织（WHO）关于健康不仅仅是“没有疾病”的广义定义相一致，并承认肠道健康是一个复杂的概念，涵盖了从上到下整个胃肠道。

▸ 肠道健康是一个多维概念

最近，国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）专家小组指出，“肠道健康”与“胃肠道健康”（gastrointestinal health）是同义词，并且它包含了“消化健康”的概念，尽管后者有时被更狭义地理解为仅指消化过程本身。该术语旨在涵盖从口腔、咽、食道、胃、小肠、大肠、直肠到肛门整个胃肠道的生理过程和功能。

总之，肠道健康是一个动态且多维的概念，不仅意味着“无病”，还涉及复杂的生理功能、微生物生态、免疫调节以及个体的主观感受。正因其复杂性和重要性，科学界一直致力于提出更精确、更具操作性的定义。

肠道健康的共识定义

为消除“肠道健康”一词的模糊性并给出科学严谨的表述，国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）召集了来自肠胃病学、儿科、家庭医学、营养学、微生物学、免疫学、神经生物学和生理学等领域的临床与科研专家组。经过深入讨论与辩论，该专家组最终达成共识，提出如下定义：

肠道健康是“一种正常的胃肠道功能状态，没有活动性胃肠道疾病，并且没有影响生活质量的肠道相关症状”。

如果我们对该定义提炼，其核心内涵可以从以下几个关键点进行解读：

①正常的胃肠道功能： 肠道作为一个复杂系统所执行的各项生理功能，包括食物的消化、营养的吸收、废物的排泄，以及其作为屏障、免疫器官和内分泌器官的功能。这些功能的正常运作和“合作”是肠道健康的基础。

②没有活动性胃肠道疾病：该共识特别强调“活动性”疾病。也就是说，即便个体被诊断患有慢性胃肠道疾病（如炎症性肠病或乳糜泻），只要在临床和病理学上处于完全缓解期，仍可视为具有肠道健康。此举承认健康与疾病并非截然二元，而是一个可波动的连续状态。

③没有影响生活质量的肠道相关症状：这是共识中至关重要的一点，即将个体的主观体验纳入考量。几乎所有人都会偶尔出现腹胀或排便习惯短暂改变等肠道不适，但只有当这些症状在频率、严重程度和持续时间上足以对日常生活、社交活动或心理状态造成负面影响时，才被视为损害肠道健康。这强调了症状的“困扰性”及其对生活质量（QOL）的影响，是判断肠道是否健康的关键。

④风险因素的排除：目前，该定义也将未来健康风险因素（如特定微生物组构成或遗传易感性）纳入考量。尽管人们对这些风险的认识尚不完全，但其存在与否仍应作为评估当前肠道健康状态的依据。

综上所述，ISAPP 共识和 Bischoff 的定义都将个体主观感受（症状和生活质量）与客观生理功能指标相结合，为临床实践和科学研究提供了重要参考框架，并一致强调肠道健康是一个综合状态，而非仅仅某些生物标志物达标。

Part2
肠道健康的意义

关注肠道健康及其微生物的重要性，源于肠道在人体中承担的多重关键功能：它不仅是消化吸收的场所，更是维护全身健康的核心枢纽，其意义可从科学和文化两个层面加以理解。

1
科学层面的重要性：肠道是健康的中枢

从科学角度看，肠道远不止承担消化功能，而是集消化、吸收、屏障、免疫、内分泌和神经调节于一体的复杂器官系统。正如纪录片《Hack Your Health》开篇所言：“我们过去只认为肠道是产生粪便的地方。但事实证明，它正处于一场生物医学革命的中心。”肠道健康的重要性主要体现在以下几个方面：

•营养与能量获取：肠道是食物消化、营养和水分吸收的主要场所，为生命活动提供必需的能量和物质基础。任何消化生理紊乱都可能导致营养不良和水电解质失衡，从而影响生长发育及全身功能。

•免疫系统的“训练场”：肠道相关淋巴组织（GALT）是人体最大且最复杂的免疫组成部分，不仅要抵御随食物进入的病原体和毒素，还需对大量食物抗原和共生微生物建立免疫耐受。这一平衡被打破，与食物过敏、乳糜泻和炎症性肠病（IBD）等多种疾病密切相关。

•肠–脑对话的枢纽：肠道通过“肠–脑轴”与中枢神经系统双向沟通，影响情绪、行为、应激反应乃至认知功能。肠道功能紊乱常与焦虑、抑郁等精神问题并存。

•内分泌与代谢调节：肠道内分泌细胞可分泌二十余种激素，参与调节食欲、血糖稳态和新陈代谢。肠道功能失调与肥胖、2 型糖尿病等代谢性疾病密切相关。

2
微生物的革命性作用

近年来，对肠道微生物的深入研究彻底改变了我们对健康的认识。肠道内栖息着数以万亿计的微生物，而之所以需要关注它们，主要在于：

•辅助消化与营养合成：人体无法自行消化部分膳食纤维，需要依赖肠道微生物将其发酵为短链脂肪酸（SCFAs）等有益物质。这些代谢产物不仅为肠上皮细胞提供能量，还对全身健康产生深远影响。此外，微生物还能合成维生素K和部分B族维生素。

•塑造和调节免疫系统：自出生起，肠道微生物的定植就在“教育”和塑造免疫系统，帮助其学会区分“自我”与“非自我”，建立免疫耐受。微生物失调被认为与多种自身免疫性和炎症性疾病相关。

•抵御病原体入侵：健康的肠道菌群通过竞争营养、占据黏膜位点和产生抗菌物质等方式形成“定植抵抗”，有效防止外来病原体入侵和过度生长。

•影响全身健康：微生物及其代谢产物可经血液循环作用于全身，影响心血管健康、肝功能和大脑发育等。大量研究已将肠道微生物的改变与多种肠外疾病联系在一起。

3
文化层面的意义：健康焦虑与个体责任

在文化层面，对肠道健康的关注反映了当代更广泛的健康话语。在分析纪录片《Hack Your Health》时指出，肠道及其微生物已成为新“健康主义”的焦点，在这一话语中，个体被赋予通过“破解”自身肠道来管理和优化健康的责任。

复杂的科学问题甚至被简化为“计算每周摄入的水果和蔬菜数量”这一简单处方，使饮食成为一种个体化召唤，促使人们最大化摄入以塑造理想的微生物组。

这种对肠道和微生物的高度关注，一方面普及了科学知识、提升了公众健康意识；另一方面也可能将食品可及性、社会经济地位等复杂的系统性问题，简化为个体选择和自律。因而理解肠道健康的意义，不仅要看到其科学重要性，也要审视其在当代文化中的角色。

Part3
肠道健康的功能领域

肠道健康是一个综合性概念，其复杂性可通过将其划分为六个相互关联的功能领域来理解。这些领域作为一个整合系统协同运作，以维持肠道稳态和全身健康。

肠道健康的关键功能领域

编辑​

Marco ML,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2026

该图展示了肠道内各领域如何相互作用以维持稳态，包括消化、微生物组、肠上皮屏障、免疫、内分泌功能和肠–脑轴等。

1
消化生理 (Digestive Physiology)

消化生理是肠道最基本的功能，涵盖食物消化、营养吸收和废物排出，主要通过分泌和蠕动两个过程完成。

•分泌：肠道每天分泌约7升液体，其中含有消化酶、黏液、酸和缓冲液，用于分解食物、润滑肠道和保护肠壁。这些分泌物的精细调控对营养吸收和水电解质平衡至关重要，失调可导致腹泻或吸收不良。

•蠕动：肠道肌肉的协调收缩将内容物推向远端，使其与消化酶充分混合，并最终排出废物。蠕动过快或过慢都会引起腹泻、便秘、腹胀和恶心等症状。肠道蠕动受肠神经系统、激素和中枢神经系统的共同调控。

2
肠道微生物组 (Gut Microbiome)

在过去二十年中，肠道微生物组被视为健康的重要调节者，并通过多种途径影响宿主：

•代谢功能：微生物发酵膳食纤维，产生丁酸、丙酸和乙酸等短链脂肪酸（SCFAs），为肠上皮细胞提供能量，调节免疫功能，并影响全身代谢。

•屏障支持：微生物及其代谢产物有助于维持肠道屏障完整性，调节黏液层生成和紧密连接蛋白的表达。

•免疫调节：微生物组与宿主免疫系统持续“对话”，既促进免疫耐受，又帮助抵御病原体。健康的微生物组是维持免疫平衡的关键。

然而，由于个体间差异巨大且受年龄、地理、饮食等多种因素影响，“健康的肠道微生物组”难以精确定义。目前，仍需依托大规模、广覆盖的人群数据，才能将个体微生物组分析发展为可靠的健康风险评估指标或疾病预测工具。

3
肠上皮及其功能

肠上皮是一层单细胞层，是连接肠腔与体内环境的关键屏障，其主要功能包括：

•物理屏障：上皮细胞通过紧密连接蛋白（如 occludin、claudins）相互连接，形成选择性通透屏障，防止细菌、毒素等有害物质进入血液；其上方的黏液层是第一道防线。

•化学屏障：潘氏细胞和肠上皮细胞分泌防御素等抗菌肽（AMPs），以调控肠腔内微生物的数量和组成。

•选择性吸收：上皮细胞表面的多种转运蛋白负责高效吸收营养物质、水和电解质。

肠道屏障功能受损已被证实与多种炎症性和自身免疫性疾病相关。但需注意，目前“肠漏”概念在媒体和部分文献中被明显泛化和滥用。

4
免疫系统

肠道相关淋巴组织（GALT）是人体最大的免疫器官，其核心功能是在防御和耐受之间取得平衡。

•免疫耐受：GALT 需对来自食物和共生微生物的大量无害抗原保持不反应状态，即“口服耐受”。这一过程主要由调节性T细胞和特定树突状细胞介导，其丧失是食物过敏和乳糜泻等疾病的基础。

•免疫防御：病原体入侵时，GALT 通过模式识别受体感知威胁，快速启动炎症反应并激活巨噬细胞、效应T细胞等清除感染。分泌型 IgA（sIgA）是黏膜免疫关键分子，可中和毒素并阻止病原体黏附。

5
肠道内分泌功能

肠上皮中散在分布的肠内分泌细胞（EECs）可感知肠腔内的营养物质和微生物代谢产物，并分泌多种激素，充当“化学信使”。

•调节消化与食欲：胆囊收缩素和肽YY（PYY）可减缓胃排空并产生饱腹感，胃饥饿素则刺激食欲。

•调节血糖：胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（GIP）是重要的“肠促胰岛素”，进食后可促进胰岛素分泌，帮助控制血糖；GLP-1 也是当前热门减重药物的靶点。

•维持肠道稳态：GLP-2 促进肠上皮细胞生长与修复，维持屏障功能。

6
肠-脑轴

肠-脑轴是连接肠道与大脑的复杂双向通讯网络，整合来自肠道的各种信号，并影响全身的生理和心理状态。

•信号通路：通讯通过多种途径进行，包括迷走神经（最直接的神经通路）、血液循环（激素和代谢产物）以及免疫系统（细胞因子）。

•功能影响：肠-脑轴调节肠道的感觉、蠕动和分泌功能；反过来，肠道信号可影响大脑的情绪、压力反应、疼痛感知和行为。压力是肠道症状的常见诱因，而肠道菌群的改变也被证明会影响宿主情绪和行为。

小结

这六大功能领域紧密交织，共同构成了肠道健康的生理基础。任何一个领域的失衡都可能引发连锁反应，最终表现为影响生活质量的症状或疾病。

Part4
症状与肠道健康的关联分析

在 ISAPP 的共识定义中，“影响生活质量的肠道相关症状”是判断肠道健康受损的核心标准之一。这意味着个体的自我感受和主观报告在评估肠道健康时至关重要。肠道相关症状在全球极为普遍，但并非所有症状都等同于“不健康”。

1
常见肠道症状及其普遍性

世界各地的调查显示，很大一部分健康人群会经历各种肠道症状。

例如，中华中医药学会肛肠分会基于全国68906名18岁及以上城乡居民开展的流行病学研究显示，肛肠相关疾病的患病率高达50.10%。同时，中国的肠易激综合征(IBS)患者中，64%的患者主要症状为反复腹痛，44%的患者主要症状为腹胀，这反映了腹胀和腹痛作为最常见肠道症状的广泛性。

一项在荷兰的研究发现，26%的成年人有肠道症状，其中最常见的是腹胀、肠鸣和胀气。

在美国，14%的成年人在过去7天内经历过腹胀。

在瑞典，27%的人报告有烧心，22%有反酸。

丹麦一项对超过5万名献血者的调查显示，68%的人在过去4周内至少经历过13种胃肠道症状中的一种。

这些数据表明，偶尔的肠道不适是正常生理现象的一部分。

2
何时症状具有“显著性”？

关键在于区分正常的生理性不适与提示健康问题的病理性症状。研究人员指出，判断症状是否“显著”应遵循以下原则：

•频率、严重程度和持续时间：偶发、轻微且可自行缓解的症状通常不被视为健康问题；而频繁发生、程度较重且持续时间长的症状则需警惕。例如，罗马 IV 标准将每周至少1天的腹痛视为肠易激综合征（IBS）的核心症状之一。

•对生活质量（QOL）的影响：这是最关键的衡量标准。如果某一症状（或一组症状）的困扰足以影响日常活动、工作效率、社交关系或情绪，并因此需要就医、用药或引发明显烦恼和焦虑，即可认为损害了肠道健康。

•症状与功能的脱节：症状严重程度与客观的肠道功能或病理改变往往并不一致。例如，IBD 患者在炎症活动期可能无明显症状，而症状显著的 IBS 患者却可能检测不到病理或功能异常，这凸显了重视患者主观报告的重要性。

•特定情境下的症状：许多症状与特定情境相关，如进食后的消化不良、旅行时的便秘或月经期的腹胀和排便改变，一般被视为生理反应，除非其频率或严重程度异常增加。

3
常用症状评估工具

为了使症状报告更加标准化和可比，临床和研究中开发了多种评估工具：

•布里斯托大便分类法 (Bristol Stool Form Scale, BSFS)： 这是一种广为接受的图文工具，将大便形态分为7类，从硬块状（1型，便秘）到水样（7型，腹泻）。

它为评估肠道传输时间提供了一个简单、可靠的替代指标。在大部分人群中，3-5型通常被认为是正常的。在谷禾的粪便检测时样本绑定信息也将布里斯托大便分类纳入信息录入，也是为了辅助更好的肠道菌群分析。

•完整自发性排便： 这个概念用于描述一次无需药物刺激且感觉排便完全的排便。它已成为便秘相关疾病临床试验的重要终点指标，正常范围通常在每周3到21次之间。

•经验证的症状问卷： 针对特定疾病（如IBS、功能性消化不良）或症状（如腹痛、腹胀）开发了多种经验证的问卷，用于量化症状的频率、严重程度及其对生活质量的影响。

•肠道菌群检测：通过整合16S rRNA基因测序、宏基因组学、代谢产物检测等多模态数据，全面评估个体肠道菌群的α/β多样性、物种组成、功能基因通路与代谢特征，并将其与代谢、炎症、免疫、神经等系统的全身健康风险进行关联分析。

基于结构化报告框架（包含基本信息、菌群全景、功能通路解读、分层风险评估、个性化干预建议与动态监测计划），输出临床可行的分层风险等级与时间尺度明确的干预方案。

谷禾健康通过与大规模人群肠道菌群队列数据库进行实时对标，采用以下策略确保检测结果的准确性与临床适用性：

• 基准映射：将个体菌群特征与大队列基线数据进行百分位数排名与相对健康评分；
• 模型迁移与再校准：定期基于新增队列数据进行模型参数优化与临床阈值重新校准；
• 字段标准化：确保不同检测周期间的数据可比性与指标一致性；
• 滚动更新机制：按季度/年度更新风险分层阈值、功能通路库与干预证据库，确保与最新科学共识同步。

总之，患者报告的症状是肠道健康评估中不可或缺的一环。它提醒我们，健康不仅仅是客观指标的集合，更是个体对自身状态的综合体验。

同时，关注多维度的客观指标同样至关重要——患者的主观症状往往是微生态失调的早期预警信号，将主观体验与客观检测相结合，通过症状改善与生物学指标恢复的协同评价，对于临床诊断和个体健康管理都至关重要。

Part5
肠道健康的案例

纪录片《Hack Your Health: The Secrets of Your Gut》通过展示四位具有不同饮食习惯和健康困扰的普通人案例，生动地说明了肠道微生物组的独特性及其与个体生活方式的密切关系。这些案例为我们提供了一个观察当代肠道健康话语如何应用于具体个体的窗口。

四位参与者——Maya、Daniell、Kimmie和Kobi——代表了与食物和饮食相关的不同谱系，从强迫性、限制性到无节制的饮食模式，这些习惯其实也是塑造他们独特的肠道微生物组的重要因素。

厌食症和健康食品痴迷症

Maya有厌食症和健康食品痴迷症的病史，除了蔬菜外，吃任何东西都会胃痛。痴迷于健康文化，试图通过每月花费100美元购买补充剂来“修复”她与食物的关系。

在接受微生物组测试后，发现她的肠道“相当健康”，这归功于她吃的蔬菜。然而，专家们建议她需要增加微生物多样性。她的案例被用来展示科学如何“破解”一个看似健康的肠道，使其变得“更优”。

患有慢性肠道疼痛

Daniell是患有慢性肠道疼痛的博士生，将食物与“焦虑、疼痛和不适”联系在一起。她将自己日益严重的病情归因于大学期间食用大量糖果和甜点。如今，她的饮食被限制在10到15种食物之内，并对如何培养“健康的肠道微生物组”感到困惑和无助。

在纪录片中，Daniell没有接受测试，研究人员推测这可能是因为她狭窄的食物耐受范围使得采纳“ABC饮食法”（Always Be Counting，总是计算蔬果种类）变得不切实际。她的案例最终被用来反衬“精准饮食建议”的优越性。

无法减肥

Kimmie是一位非裔美国企业家，尽管尝试了节食、健身和减肥药，但仍被归为“病态肥胖”。微生物组测试结果显示，她的微生物组多样性较低，并且完全没有普氏菌（Prevotella），这种细菌与植物性饮食有关，能产生饱腹感的肠道激素。

研究人员将此解释为她难以减肥和总感觉饥饿的原因。她被给予的处方是“ABC饮食法”，即计算每周摄入的蔬果种类，目标是20-30种。她的案例被用来论证，通过“了解科学”，个体可以找到解决自身健康问题的方案。

感觉不到饥饿

Kobi在他的职业生涯中吃掉了近万个热狗，并因此失去了饥饿感和饱腹感。他将身体的损伤归咎于“像美国人一样吃饭”。然而，测试结果却出人意料地显示他的肠道菌群“看起来不错”，专家将其归因于他的基础饮食是“正常的健康日本饮食”。

为了解释他缺乏食欲的问题，专家们对他进行了脑部MRI扫描，结论是他的大脑已经习惯了比赛模式。Kobi的案例被用来强调，即使在极端的饮食行为下，一个“好”的基础饮食也能保护肠道微生物，并将问题最终归结为大脑的神经回路。

Part6
肠道健康的饮食决定因素

饮食是影响肠道健康最直接、最重要的因素之一。它通过微生物组依赖和非依赖的途径，深刻地影响着肠道的各项功能。无论是ISAPP的科学共识，还是《Hack Your Health》的文化叙事，都将饮食置于核心地位。

全面的肠道健康概念

编辑​

Marco ML,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2026

该图展示了多种决定因素（包括饮食）如何通过影响功能领域，最终表现为患者的症状和指标。

1
单一营养素和食物成分

•膳食纤维：膳食纤维是调节肠道健康最重要的因素之一。流行病学研究表明，纤维摄入与排便频率正相关，并可降低憩室炎和结直肠癌风险；补充纤维还能改善便秘和 IBS 症状。

其主要机制是为肠道微生物提供“食物”，经发酵产生短链脂肪酸（SCFAs），从而滋养肠道细胞、调节免疫并维持屏障功能。

•脂肪：高脂饮食常被认为会加重胃肠道不适。对功能性消化不良和 IBS 患者而言，高脂餐分别会加剧其上、下消化道症状。

•食品添加剂：部分临床前研究表明，乳化剂等食品添加剂可能对微生物组和肠道屏障造成不利影响，其对人类疾病风险的具体作用仍在研究中。

2
食物类别和饮食模式

•肉类：过量摄入红肉和加工肉与结直肠癌风险升高相关，但证据强度仍有争议。这一关系较为复杂，需要同时考虑肉类本身、烹饪方式以及肉食者饮食中可能缺乏的其他食物（如纤维、蔬菜）等多种混杂因素。

•植物性饮食模式：地中海饮食和富含植物的饮食因多酚和纤维含量高，被认为有利于肠道健康。它们与富含纤维降解菌的微生物群及较低水平的炎症标志物（如 IL-6 和 CRP）相关，可能降低 IBD 和结直肠癌风险。

•低FODMAP饮食：对 IBS 患者而言，限制可发酵的寡糖、双糖、单糖和多元醇（FODMAP）的饮食可明确缓解症状。但这种模式也可能减少被视为有益的双歧杆菌数量，体现了不同肠道健康目标之间的潜在权衡。

3
“ABC饮食法”：一种简化的饮食处方

纪录片《Hack Your Health》给出的核心饮食建议是“ABC，Always Be Counting”，即“总是计算每周吃了多少种水果和蔬菜”，并推荐每周摄入 20–30 种。其科学依据在于，多样化的植物性食物可提供更多类型的纤维和多酚，从而支持更具多样性的肠道微生物组，而微生物多样性通常被视为健康标志。

然而，有研究人员对此提出不同意见。他们认为，“多吃蔬果”本身是合理的，但“ABC”口号将复杂的饮食科学简化为数字游戏，制造新的饮食焦虑，并把责任完全归咎于个人，忽视了许多人难以长期获得且负担得起如此多样化新鲜农产品的社会经济现实。

4
饮食反应的个体化差异

一个重要事实是，个体对饮食干预的反应具有高度异质性。即便在严格控制的饮食研究中，不同人对同一食物的血糖反应和微生物组变化也截然不同。

编辑​

这种差异可能由遗传背景、基线微生物组构成和生活方式等多重因素共同决定。例如，基线膳食纤维摄入较高者在补充纤维后，其双歧杆菌增殖反应通常更显著。这说明并不存在“一体适用”的最佳饮食方案，未来的饮食建议亟需更强的个体化。

Part7
肠道健康的其他决定因素

除饮食这一核心因素外，多种生活方式和环境因素也会深刻影响肠道健康。它们共同构成复杂的“暴露组”，并与遗传等内在因素相互作用，一同塑造肠道功能状态及其微生物组成。

1
运动

运动与更高的肠道微生物多样性相关，规律体力活动可能有益于某些肠道疾病，如改善便秘和 IBS 症状。

• 运动和肠道健康可以相互促进

运动还能加速胃排空，并在某些情况下降低结肠癌风险。更有趣的是，这种关系可能是双向的。临床前研究表明，特定肠道菌群模式可通过影响大脑中与运动相关的区域而改变运动表现。

例如，细菌产生的脂肪酸酰胺可激活肠神经系统中的内源性大麻素受体，增强运动过程中的神经元活动，并通过多巴胺通路提升运动能力。这提示存在一个正向反馈循环：运动促进肠道健康，而健康的肠道又可能提高运动的意愿和表现。

2
压力

压力是肠道症状的常见触发因素，也是肠–脑互动障碍（DGBI）的重要风险因子。通过肠–脑轴，心理压力可直接影响肠道生理，导致蠕动异常、内脏高敏感和炎症反应。早期生活压力对成年后肠道健康具有长期影响，可能使个体更易感受腹痛等症状。

• 压力可通过肠脑轴影响肠道炎症及菌群组成

慢性心理压力还与肠道炎症及经肠神经系统介导的动力障碍相关。与此同时，压力敏感的神经回路会改变肠道微生物组组成。例如，急性压力可增加细菌来源的色胺，其通过作用于肠道肌肉和上皮细胞受体，进而改变分泌与蠕动功能。

3
药物

多种药物都会显著影响肠道健康，其中最典型的是抗生素。抗生素在杀灭病原菌的同时，也会无差别清除大量共生菌，导致微生物组失调，引发腹泻，并增加艰难梭菌等病原体感染风险。

• 抗生素对肠道微生物群有明显影响

长期或反复使用抗生素还可能对微生物组造成持久改变。除抗生素外，质子泵抑制剂（PPIs）、非甾体抗炎药（NSAIDs）、二甲双胍等药物也被证实会影响肠道微生物的组成与功能。

4
遗传

宿主遗传背景在塑造肠道微生物组及其对环境因素的反应中发挥一定作用。尽管环境因素（尤其是饮食）影响更大，但遗传可改变免疫反应方式、肠道屏障结构以及对特定营养素的代谢能力，从而间接决定哪些微生物能在肠道中“安家”。

例如，与炎症性肠病相关的遗传变异就可能影响宿主与微生物的相互作用。

5
早期生活暴露

生命早期的经历对肠道微生物组的建立和长期健康至关重要。分娩方式（顺产 vs. 剖宫产）、喂养方式（母乳 vs. 配方奶）、早期抗生素使用以及生活环境（如接触宠物、生活在农场）等，都会显著影响婴儿肠道菌群的初始定植和演替。

顺产和母乳喂养通常被认为更有利于形成健康的初始菌群。这些早期印记可能对一生的免疫发育和疾病易感性产生持久影响。

6
其他生活方式和环境因素

吸烟与口腔和结肠微生物组的不良变化相关，并可能参与多种胃肠道疾病的发病机制。睡眠和昼夜节律也可通过肠–脑轴影响肠道功能和微生物组。

此外，环境微生物暴露（如居住地的城市化程度和卫生条件）同样在塑造肠道生态系统。

总之，肠道健康是多种因素共同作用的结果。任何旨在改善肠道健康的干预，都应综合考虑这些复杂决定因素，而非只聚焦单一方面。

Part8
临床实践中的肠道健康

对临床医生而言，将肠道健康理念应用于日常实践，意味着要超越传统疾病诊疗模式，以更全面的视角评估和管理患者。ISAPP 提出的共识定义和框架为临床实践提供了重要指导。

1
从“疾病为中心”到“患者为中心”

传统胃肠病学实践主要聚焦于发现和治疗器质性疾病，而肠道健康理念则鼓励医生更多关注患者的功能状态和生活质量。这意味着：

•优先考虑患者报告的结局：在大多数情况下，应将对患者真正重要的结局（如症状缓解、生活质量提升）置于单纯针对疾病或生物标志物的结局之上。强调功能和生活质量的肠道健康定义与这一以患者为中心的理念高度一致。

•区分正常变异与异常：临床医生需能识别正常生理波动（如偶发腹胀）与提示潜在健康问题的异常症状。这主要依赖对症状频率、严重程度、持续时间及其对生活影响的细致评估。

•整体性评估：肠道健康理念鼓励初级保健医生和专科医生采用更全面的方法，将营养、生活方式、肠道菌群和心理状态等因素一并纳入评估，而非仅聚焦于单一诊断。

2
临床实践中与肠道健康相关的特征

在临床实践中，与良好肠道健康相关的临床特征可归纳如下表：

编辑​

3
跨学科合作的重要性

实现肠道健康通常需要多学科合作。胃肠病学家、初级保健医生、营养师和心理学家等应携手为患者提供综合管理方案：胃肠病学家利用专业知识完成必要检查以排除器质性疾病，营养师提供个体化饮食建议，心理学家则帮助患者应对与症状相关的压力和焦虑。

4
应对误解和不实信息

在临床实践中，患者乃至医生常被大量关于肠道健康的似是而非信息和误解所困扰。ISAPP 的共识声明强调，专业人士、科研人员和临床医生有责任向公众和患者澄清这些问题，例如说明“肠漏”概念的局限性，或指出当前微生物组检测在临床应用中的不足。

对肠道健康给出清晰的定义，并讨论现有评估指标的局限性，是应对不实信息的重要工具。

总之，将肠道健康理念融入临床实践，要求医疗服务提供者采取更全面、更协作且更以患者为中心的方式，帮助患者获得并维持功能良好且无困扰症状的胃肠道状态。

Part9
如何识别肠道问题｜预警信号和生物标志物

识别肠道问题需结合主观症状报告与客观医学评估。尽管目前尚无单一的“肠道健康测试”，但通过关注特定预警信号并利用现有生物标志物，可在一定程度上评估肠道功能并识别潜在问题。

1
早期预警信号：关注症状变化

如前所述，持续影响生活质量的症状是识别肠道问题的首要线索。以下是需特别关注的症状或变化，可能提示需要进一步医学评估：

•排便习惯持续改变：无法解释的慢性腹泻、便秘，或二者交替出现。

•便血或黑便：消化道出血通常是需立即就医的警示信号。

•不明原因的体重下降：在未刻意节食或增加运动量的情况下体重明显减轻。

•持续性腹痛：腹痛严重、持续存在或夜间加重。

•吞咽困难或吞咽时疼痛。

•不明原因的贫血：尤其是缺铁性贫血，可能与慢性消化道失血相关。

•家族史：有结直肠癌、炎症性肠病（IBD）等胃肠疾病家族史者，对相关症状需格外警惕。

2
潜在的生物标志物和评估指标

以下指标可用于评估肠道各功能领域，同时需关注其临床应用价值及局限性。主要评估方法包括：

编辑​

3
微生物组测试的现状

尽管面向消费者的商业化微生物组测试日益普及，我们仍需对其保持谨慎并持续深入审视。然而，微生物组结果的解读高度依赖数据库、算法及对照人群。因此，在现阶段，选择可靠的检测实验室，以及具备完整且大样本数据库的平台，是消费者面对 DTC 微生物组测试时最务实的基础策略。

同时，专业人士和研究者需警惕潜在的“微生物决定论”倾向——将肠道微生物组构成视为健康与疾病的终极解释。此种观点虽突破了基因决定论的局限，却可能以另一种生物还原主义取代之，忽视社会结构、文化背景和饮食行为的复杂性与情境性。

总之，发现和识别肠道问题是一个综合过程，应从关注自身症状，一旦出现此类信号，应及时就医，由医生根据具体情况决定是否需要内镜、影像学或生物标志物等进一步检查。

Part10
如何养成健康的肠道

养成健康肠道是一项整体的生活方式工程，而非依靠单一“窍门”或产品。结合科学共识，并对流行文化话语进行批判性分析，我们可以勾勒出一条更全面、更理性的路径。

1
科学界的主流建议

基于对肠道健康决定因素的理解，科学界的主流建议通常围绕以下几个方面：

•多样化的植物性饮食：这是支持健康肠道微生物组的核心策略。摄入多种水果、蔬菜、全谷物、豆类、坚果和种子，可提供丰富的膳食纤维和多酚。不同类型的纤维可被不同微生物利用，从而促进微生物组多样性，而多样性通常与健康状况相关。

•摄入发酵食品：酸奶、开菲尔、健康发酵酸菜、康普茶等发酵食品含有活性微生物，虽未必能在肠道长期定植，但在通过消化道时可能发挥暂时的益生作用。一些研究显示，食用发酵食品有助于提高微生物组多样性并降低炎症水平。

•规律运动：如前所述，运动与更高的微生物组多样性相关，并有助于改善肠道功能，如缓解便秘。

•充足睡眠与压力管理：慢性或严重压力可通过肠–脑轴对肠道产生负面影响。通过冥想、瑜伽、深呼吸等方式管理压力，并保证充足睡眠，对维持肠道健康至关重要。

•谨慎使用抗生素：仅在有明确医疗指征时，并遵医嘱使用抗生素，以避免对肠道微生物组造成不必要破坏。

•限制超加工食品：一些研究提示，富含乳化剂、人造甜味剂等添加剂的超加工食品可能损害肠道屏障并不利于微生物组健康。

2
对“ABC饮食法”的辩证看待

纪录片《Hack Your Health》的核心建议——“ABC饮食法”（每周摄入20-30种不同蔬果）——在本质上与“多样化植物性饮食”的科学建议是一致的。它的优点在于将一个复杂的概念简化为一个具体、可量化、易于记忆和传播的口号。

然而，我们必须批判性地看待这种简化。这种方法存在几个潜在问题：

•制造新的健康焦虑：“计算”本身可能带来压力，尤其对有饮食失调史的人（如案例中的 Maya），可能触发既往的强迫行为。

•忽视社会经济现实：对许多人而言，每周购买并食用 20–30 种不同的新鲜农产品在经济和时间上都难以实现。这种“一刀切”式建议忽略了食物可及性和社会公平问题。

•过度简化：肠道健康远不只是计算蔬果种类，还涉及食物质量、烹饪方式及其他重要生活方式因素。

因此，更理性的态度是：将“ABC”视为一个鼓励饮食多样化的“方向性指引”，而非一个必须严格遵守的“数字指标”。重点在于有意识地增加饮食中植物性食物的种类，而不是陷入对数字的痴迷。例如，可以尝试每周在购物清单上增加一两种以前没吃过的蔬菜或谷物，逐步丰富自己的食谱。

3
个性化原则

最后，必须强调的是，不存在适用于所有人的完美“养肠”方案。由于遗传、基线菌群、健康状况等方面的差异，每个人对食物和生活方式干预的反应都是独特的。例如，对于IBS患者，某些高纤维食物（如FODMAPs）反而可能加重症状。因此，最佳策略是在遵循普适性健康原则的基础上，通过“自我观察”来找到最适合自己的方式。注意身体对不同食物的反应，记录症状的变化，并在必要时寻求营养师或医生的专业指导，是实现个体化肠道健康管理的关键。

Part11
总结和未来展望

本文结合国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）的共识声明及对大众媒体文化产品的批判性分析，对“肠道健康”这一复杂议题进行了多维度探讨，可归纳出以下核心结论：

1.科学定义的明确化：科学界普遍将肠道健康定义为“胃肠道功能正常、无活动性胃肠道疾病，且无影响生活质量的肠道相关症状”。这一概念强调功能、疾病状态与主观生活质量的统一，为临床与研究提供了重要框架。

2.多维度的生理基础：肠道健康依赖六大功能领域的协同：消化生理、肠道微生物组、肠上皮屏障、免疫系统、内分泌功能及肠–脑轴。任何一环失衡都可能损害整体健康。

3.饮食的核心作用与个体差异：饮食是影响肠道健康最关键的可调因素。富含膳食纤维、以多样化植物性食物为主的饮食是促进肠道健康的核心策略。然而，个体对饮食反应差异巨大，未来方向在于个性化营养。

4.科学权威的双重性：科学专业知识在揭示肠道机制和指导健康方面至关重要，但当其与商业利益结合并被塑造成唯一权威时，也可能导致知识垄断，并忽视其他复杂影响因素。

展望未来，肠道健康领域的研究与实践将主要在以下几个方面进一步深化：

•风险预测与预防医学：当前定义尚未纳入风险因素。随着我们更深入理解宿主基因、微生物组、饮食和环境暴露如何预测未来疾病风险，经过验证的风险评估工具有望被纳入更广义的肠道健康概念中，推动肠道健康由治疗走向预防，以回应公众对“健康管理”日益增长的需求。

•研究设计的标准化：为肠道健康研究建立“核心结局集”（COS）将是推动该领域发展的关键一步。标准化的研究设计与报告可显著提升不同研究间的可比性，有助于形成更可靠的证据基础，为临床指南和公共卫生政策提供支撑。

•跨学科的整合与批判性反思：肠道健康研究天然具有跨学科属性，需要生命科学家、临床医生、社会学家、人类学家、伦理学家等共同参与。

小编寄语

未来的研究不仅要探索“如何”改善肠道健康，更要追问”为何”关注肠道健康：只有理解关注背后的动因，科学成果才能更有针对性地转化为切实可行的健康指导。

对肠道健康的追求，应是一个以科学为指引、结合自身情况的理性过程。它既是对身体内部微观生态的探索，也是对日常饮食、生活习惯的重新审视。真正的健康从来不是单一指标的达标，而是身体与生活方式之间长期、动态的平衡。

主要参考文献

Marco, Maria L., et al. “The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of gut health.” Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology (2026): 1-17

Hey, Maya, and Erica Zurawski. “Brokering the gut: microbial decoys in the documentary Hack Your Health.” Humanities and Social Sciences Communications 13.1 (2026): 66.

Gibson, Glenn R., et al. “Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics.” Nature reviews Gastroenterology & hepatology 14.8 (2017): 491-502.

Benezra A (2023) Gut anthro: an experiment in thinking with microbes. Univ. Minnesota Press, Minneapolis

Richardson E (2024) Rumbles: a curious history of the gut. Profile Books, London

为什么要监测生命早期的肠道菌群，关乎过敏，免疫和后续的健康发育

谷禾健康

婴儿早期机会之窗

生命早期，特别是从胎儿期到出生后的前几年，是人类免疫系统和肠道微生物组（菌群）协同发育的关键时期。这一时期被称为机会之窗，期间的微生物暴露、营养摄入和环境因素对个体长期的免疫健康具有深远且不可逆转的影响。

如果说菌群的组成和多样性是描述其状态的快照，那么菌群的成熟度则是一个动态的、纵向的衡量标准，它反映了菌群随时间演替的轨迹是否符合健康的模式。

一个健康的婴儿，其菌群年龄应与其生理年龄大致相符。如果菌群年龄显著低于生理年龄，则意味着其菌群的发育轨迹偏离了正常轨道，表现为“不成熟”或“延迟成熟”。

越来越多的证据表明，婴儿肠道菌群的成熟延迟，并非特定于某一种过敏疾病，而是临床表现各异的过敏性疾病一个普遍的、共同的上游风险生物标志。

近年来，随着工业化国家过敏性疾病发病率的持续攀升，卫生假说指出，现代社会生活方式导致的早期微生物暴露减少可能是关键诱因。

本文基于多项大规模前瞻性队列研究和多组学分析的最新文献，系统性地阐述了婴儿肠道菌群的初始定植过程、动态演替模式、关键微生物驱动因素及其功能代谢特征。深入探讨了早期肠道菌群图谱的构建（如ELi-CSTs）、菌群成熟度（如微生物组年龄）与儿童未来健康（特别是过敏性疾病）的预测关系。

此外，详细论述了菌群与宿主免疫系统之间的复杂互作机制，包括母体因素的跨代影响、菌群如何训练新生儿免疫系统建立耐受，以及菌群成熟延迟如何通过共享的功能代谢通路障碍和过敏性疾病的发生发展相关。旨在整合当前领域的关键证据，为理解和预防儿童过敏性疾病提供科学依据。

写在前面
得益于高通量测序、代谢组学等多组学技术的飞速发展，以及大规模、长周期的前瞻性出生队列研究（如加拿大的CHILD研究）的开展，我们现在能够以前所未有的深度和广度来描绘婴儿肠道菌群的动态发育图谱，并探究其与宿主免疫系统之间的分子对话。这些研究不仅验证了菌群组成和多样性的改变与过敏风险相关，更进一步揭示了菌群的成熟度或微生物组年龄可能是一个更为普适和关键的预测指标。
谷禾团队发表在《Gut》上的针对自闭症儿童菌群发育的研究显示，自闭症儿童的菌群发育要滞后于健康儿童。发育迟缓儿童的肠道菌群呈现出明显的年龄滞后特征，这种现象反映在菌群的多样性、组成结构和功能等多个方面。研究表明，这些儿童的肠道菌群发育水平往往落后于其实际年龄，这种滞后可能是导致发育迟缓的重要因素之一。

01
婴儿肠道菌群的早期定植与演替

婴儿肠道微生物组的建立是一个高度动态且遵循特定生态学规律的过程。从无菌的子宫环境（尽管关于胎盘微生物组的存在仍有争议）到暴露于微生物丰富的外部世界，新生儿的肠道迅速被各种微生物定植，开启了一场深刻的生态演替。这一过程受到一系列内外因素的强烈影响，并为宿主与微生物的终身共生关系奠定基础。

初始定植：从出生开始的旅程

出生是微生物入住身体的开幕式时刻。分娩方式是决定新生儿初始菌群构成的首要和最强烈的因素。经阴道分娩的婴儿，在通过产道时会接触并获得大量来自母亲阴道和肠道的微生物，其早期肠道菌群主要以乳杆菌属、普雷沃氏菌、拟杆菌等为特征。

母婴间的微生物垂直传播

一项研究发现，阴道分娩婴儿的肠道菌群与母体粪便菌群的重叠率高达72%。这种母婴间的垂直传播被认为是自然选择的结果，为婴儿提供了适应性的初始微生物群落。

剖宫产对初始菌群的影响

相比之下，通过剖宫产出生的婴儿绕过了产道的微生物接种过程，其初始菌群更多地来源于母体皮肤、口腔以及医院环境中的微生物，如葡萄球菌（Staphylococcus）、棒状杆菌（Corynebacterium）和丙酸杆菌（Propionibacterium）。

剖宫产婴儿的菌群与母体菌群的共享率显著降低，特别是关键的共生菌如拟杆菌属和双歧杆菌属的传递受阻。这种初始定植模式的差异不仅是暂时的，其影响可以持续数月甚至更长时间，并与日后更高的过敏和代谢性疾病风险相关。

初生婴儿肠道菌群的特点

在出生后的最初24小时内，婴儿肠道菌群的特点是复杂性低、个体间差异大。由于肠道内尚存的氧气，首批成功定植的通常是兼性厌氧菌，特别是肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的成员，如大肠杆菌。

这些“先锋物种”通过消耗肠道内的氧气，为后续严格厌氧菌的生长创造了必要的无氧环境，从而启动了微生物群落的生态演替。

演替模式

随着先锋物种创造出厌氧环境，肠道菌群的演替进入第二阶段。

在出生后的几周内，严格厌氧菌开始占据主导地位，其中最引人注目的是双歧杆菌属的爆发式增长，尤其是在母乳喂养的婴儿中。

母乳低聚糖与双歧杆菌的优势

母乳中富含的母乳低聚糖（HMOs）是婴儿自身无法消化的复杂碳水化合物，但却是双歧杆菌，特别是长双歧杆菌婴儿亚种（Bifidobacterium longum subsp. infantis）的优质益生元。

这些细菌拥有高效利用HMOs的特殊基因和酶系统，使其在母乳喂养婴儿的肠道中获得巨大的竞争优势，形成所谓的双歧杆菌峰值。这一时期的菌群特征是多样性相对较低，但结构稳定，由双歧杆菌主导（见下图）。

早期肠道菌群成熟过程及伴随的免疫表型

doi.org/10.1038/s41577-023-00874-w

出生后的前3-6个月被认为是机会之窗，在此期间肠道菌群训练着发育中的免疫系统。

此图展示了在此期间发生的主要肠道菌群建立模式。图中显示了健康、母乳喂养新生儿在婴儿期四个主要细菌门的相对丰度。

• 双歧杆菌（绿色，放线菌门的一个属）的峰值和梭菌（蓝色，厚壁菌门的一个纲）的增殖是健康肠道菌群成熟的两个标志。还包括了这两个菌群产生的代谢物及其诱导的免疫细胞。
• 此外，还展示了变形菌门（红色）的初始飙升和拟杆菌门（黄色）的逐渐变化。

ILA：吲哚乳酸；SCFAs：短链脂肪酸；TH：辅助T细胞；Treg：调节性T细胞。

免疫系统的机会之窗

生命早期的前几个月，特别是3-6个月，被定义为免疫印记的“机会之窗”。在此期间，婴儿的免疫系统和肠道菌群都具有极高的可塑性，两者之间的相互作用对建立终身免疫耐受至关重要。例如，在小鼠模型中，乳汁中的表皮生长因子（EGF）在哺乳早期抑制了肠道上皮杯状细胞相关抗原通道（GAPs）的开放，限制了微生物抗原的跨上皮转运。

微生物抗原的刺激与免疫耐受

随着哺乳时间的推移，EGF水平下降，GAPs逐渐开放，允许微生物抗原进入并刺激T细胞反应，从而在新生儿免疫系统偏向调节性表型的背景下，诱导对共生菌的长期耐受。

辅食引入与菌群演替的新阶段

随着辅食的引入和断奶，婴儿的饮食结构发生根本性改变，从以母乳/配方奶为基础转变为更加复杂和多样的固体食物。这一转变标志着菌群演替进入一个新的阶段。以HMOs为食的双歧杆菌优势逐渐减弱，而能够降解复杂植物多糖的菌群，如厚壁菌门中的梭菌纲（Clostridia）和拟杆菌门的成员，开始增殖并占据生态位。

菌群多样性与免疫适应反应

这一时期，菌群的多样性迅速增加，并逐渐向成人化的菌群结构过渡。在小鼠中，断奶会引发一场断奶反应，表现为IFN-γ和TNF水平的短暂飙升，这被认为是免疫系统对营养和菌群组成突然变化的适应性反应。

这场由梭菌介导的反应对于建立对后期免疫病理的抵抗力至关重要，其核心机制在于诱导了由短链脂肪酸（SCFAs）和微生物抗原驱动的RORγt+调节性T细胞（Treg）。尽管断奶反应在人类中的确切机制尚待证实，但这一发现强调了在机会之窗内，特定时间点的特定微生物-宿主互作对于塑造长期免疫健康的关键性。

02
早期肠道菌群与关键驱动因素

为了系统地理解婴儿肠道菌群的复杂性和动态性，研究人员通过整合全球范围内的大规模微生物测序数据，构建了早期人类肠道微生物组的参考图谱。

Tarracchini等人的一项综合性研究，分析了来自全球不同地区37个独立研究的5288份健康足月婴儿的粪便宏基因组样本数据为我们描绘了一幅前所未有的高清画卷。

早期生命群落状态类型 （ELi-CSTs）

通过对庞大的数据集进行聚类分析，该研究识别出六种反复出现的、具有代表性的微生物群落结构，并将其命名为早期生命群落状态类型（Early-Life Community State Types, ELi-CSTs）。

这些ELi-CSTs不仅捕捉了婴儿肠道菌群的组成特征和异质性，也记录了其在生命第一年内所经历的深刻转变。

编辑​

doi.org/10.1038/s41522-025-00868-7

这六种ELi-CSTs的具体特征如下：

Ba

ELi-CST1

以拟杆菌科成员（如脆弱拟杆菌 Bacteroides fragilis、多形拟杆菌 Bacteroides uniformis）的高度富集为特征。该类型菌群结构较为复杂，多样性较高，类似于成人菌群，在断奶后婴儿中最为普遍。

Ec

ELi-CST2

表现为大肠杆菌（Escherichia coli）的单一物种绝对优势，其平均相对丰度可超过60%。这是一种典型的“先锋群落”，主要出现在新生儿期（0-1个月）。

mix

ELi-CST3

这是一个混合型群落，没有明显的优势菌种，由韦荣球菌（Veillonella）、克雷伯氏菌（Klebsiella）、链球菌（Streptococcus）和肠球菌（Enterococcus）等多种细菌组成，多样性中等。

Blo

ELi-CST4

以长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）为主导，同时常伴有双歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）。这是最常见的双歧杆菌主导类型之一，在断奶前期的婴儿中尤为普遍。

Bbr

ELi-CST5

以短双歧杆菌（Bifidobacterium breve）为主导。这种类型与ELi-CST4清晰地分离开来，反映了双歧杆菌内部不同物种间的竞争和生态位分化，可能与HMOs中岩藻糖的利用等优先效应有关。

mix

ELi-CST6

这是另一种复杂的混合型群落，富含多种与成人肠道健康相关的产丁酸盐菌，如普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）、直肠真杆菌（Agathobacter rectalis）和罗氏菌属（Roseburia）等。该类型代表了向成熟菌群过渡的后期阶段，在断奶后婴儿中占主导。

结合其他大型队列和多组学研究：

双歧杆菌主导、菌群成熟度良好的模式（与 ELi‑CST4/5 具有相似特征）在多项研究中与较低的儿童期过敏风险相关。

菌群成熟延迟、长期依赖早期先锋菌/混乱菌群结构（可类比持续处于 CST2 或不稳定混合型）在多研究中与5 岁时多种过敏疾病的风险升高相关。

但真正要比较不同ELi‑CST婴儿后续过敏/疾病差异，必须在新的前瞻性队列里做结合临床随访的验证，目前尚无直接证据。

ELi-CSTs动态演变：年龄与地理的影响

ELi-CSTs的动态分布

ELi-CSTs的分布并非一成不变，而是与婴儿的发育阶段密切相关。研究显示，ELi-CST2 (Ec) 显著富集于新生儿期，随着年龄增长急剧下降。取而代之的是以双歧杆菌为主的ELi-CST4(Blo) 和ELi-CST5 (Bbr)，它们在1-6个月的断奶前期占据主导。

辅食引入与菌群演化

随着辅食的引入，菌群结构进一步演化，ELi-CST1 (Ba) 和ELi-CST6(mix) 的比例显著上升，成为断奶后期的主要群落类型。这一清晰的年龄依赖性演替轨迹，反映了从依赖母乳到消化复杂固体食物的饮食转变，以及宿主免疫系统与肠道环境的共同成熟过程。

地理位置对ELi-CST分布的影响

除了年龄这一主要驱动力，地理位置也对ELi-CST的分布产生了显著影响。随机森林模型分析表明，虽然年龄是预测ELi-CST归属的最重要因素，但地理位置的预测能力也不容忽视。例如：

• 亚洲（东部地区）婴儿ELi-CST4(Blo) 的出现概率在各个年龄段都显著高于其他地区，尤其是在断奶前期高达45%。
• 非洲婴儿在断奶前期最可能归属于ELi-CST1 (Ba)（概率65%）。
• 北欧和北美（西部地区）的断奶后婴儿更倾向于形成ELi-CST6 (mix)。

这种地理差异可能反映了不同地区的饮食文化、生活环境、母婴垂直传播的菌株特性以及遗传背景等因素的综合影响。

关键婴儿微生物调节剂 (KIMMs) 的识别

为了从物种层面精确解析驱动ELi-CST形成的关键成员，研究者结合了随机森林算法和指示物种分析两种机器学习方法，识别出了25个在塑造婴儿肠道菌群结构中起决定性作用的物种，并将其命名为关键婴儿微生物调节剂（Key Infant Microbial Modulators, KIMMs）。这些KIMMs是各自ELi-CST的标志性物种，具有高度的特异性和保真度。

婴儿肠道微生物群的关键调节因子和共变物种群（CSCs）

编辑​

doi.org/10.1038/s41522-025-00868-7

通过构建物种间的共现网络，研究进一步发现这些KIMMs并非孤立存在，而是形成了多个共变物种簇（CSCs）。这些CSCs内部物种间表现出强烈的正相关，而与簇外物种则多为负相关，表明它们是功能上紧密联系的生态单元。

例如包含B. longum、B. bifidum、B. breve的CSC5，与ELi-CST4和ELi-CST5高度关联，这与它们在利用HMOs过程中已知的协同代谢和交叉喂养行为相符，这种互利共生关系增强了双歧杆菌主导群落的稳定性。

编辑​

相反，一些由成人型菌种（如 F. prausnitzii 和 A. rectalis）组成的CSCs则与断奶后期的ELi-CST6紧密相关。这些发现揭示了KIMMs作为生态系统的基石菌或关键菌，通过复杂的种间相互作用，驱动和稳定了婴儿肠道菌群在不同发育阶段的特定构型。

03
肠道菌群与免疫系统的早期互作

新生儿的免疫系统并非一个不成熟的成人缩小版，而是一个经过精心设计、具有独特功能和偏好的系统，其主要任务是在保护新生儿免受病原体侵害的同时，对大量无害的环境抗原（包括食物和共生微生物）建立耐受。

肠道菌群的定植是这一训练过程的核心环节，菌群及其代谢产物通过多种途径与宿主免疫细胞直接对话，深刻地塑造着免疫系统的发育轨迹。

母体因素与胎儿免疫的“预编程”

免疫系统的训练甚至在出生前就已经开始。尽管胎儿肠道被认为是低菌的，但母体的微生物信号还可以通过胎盘传递给胎儿，对其免疫系统进行“预编程”。

母体菌群的代谢物与免疫健康

研究表明，母体菌群产生的代谢物，如短链脂肪酸（SCFAs）、芳香烃受体（AhR）配体和类维生素A，能够穿过胎盘，影响胎儿免疫细胞的发育。例如，在小鼠中，母体肠道菌群产生的乙酸盐能够促进胎儿肺部调节性T细胞（Treg）的发育。

在人类研究中也发现，孕期携带普雷沃氏菌物种（Prevotella copri，一种产乙酸盐的细菌）的母亲，其后代发生食物过敏的风险较低。

抗共生菌IgG抗体

此外，母体的IgG抗体在妊娠晚期通过胎盘主动转运给胎儿，其中不仅包含针对病原体的保护性抗体，也包含了针对母体自身共生菌群的抗体。这些“抗共生菌”IgG抗体能够在婴儿出生后，抑制其对新生定植菌群的过度免疫反应，从而促进和平共处的建立。

免疫细胞的产生和扩散波

编辑​

doi.org/10.1038/s41577-023-00874-w

免疫细胞在产前生命中分三个阶段出现。卵黄囊、胎肝和骨髓都贡献了不同类型的细胞，它们在出生前的不同时间点开始出现。出生时及出生后的头几个月，依赖于微生物刺激，免疫系统不同部分会继续发展和成熟。

新生儿免疫系统的独特性与菌群的训练作用

新生儿免疫系统的独特特征

新生儿的免疫系统在细胞组成和功能上都表现出独特的偏好。其免疫反应通常是减弱的或偏向于调节性/抗炎性，以适应出生时接触到的大量新抗原。例如，新生儿的树突状细胞（DCs）在受到脂多糖（LPS）等微生物刺激时，倾向于产生免疫调节细胞因子IL-10，而不是促进TH1型炎症反应的关键细胞因子IL-12。

新生儿的CD4+ T细胞也天然地偏向于分化为TH2型细胞和Treg细胞，而非TH1型细胞。这种固有的TH2偏向，一方面使婴儿易受某些细胞内病原体的感染，另一方面也避免了对共生菌群和食物抗原产生剧烈的、破坏性的炎症反应。

编辑​

肠道菌群的定植与免疫平衡

肠道菌群的定植是打破这种TH2偏向、促进免疫系统向平衡状态成熟的关键驱动力。无菌小鼠（Germ-free, GF）的免疫系统存在严重缺陷，包括肠道相关淋巴组织（GALT）发育不良、TH1和TH17细胞缺失、Treg细胞数量减少，以及全身性的TH2型免疫反应过度和IgE水平升高，这些都使其极易发生过敏反应。

将正常菌群定植到GF小鼠体内可以逆转大部分免疫缺陷，但许多关键的免疫训练过程必须在生命早期的机会之窗内完成。例如，只有在新生期而非成年期定植菌群，才能有效抑制肺部和结肠中促炎的iNKT细胞的积累，并纠正血清中高水平的IgE。

菌群如何塑造免疫耐受与TH1/TH2平衡

肠道菌群与免疫耐受的建立

肠道菌群通过多种机制促进免疫耐受和平衡的建立。其中，诱导Treg细胞是核心环节之一。Treg细胞是维持免疫稳态、抑制过度免疫反应的刹车。

特定细菌与短链脂肪酸的作用

特定种类的肠道细菌，特别是梭菌纲的成员，被证明是诱导结肠RORγt+ Treg细胞扩增的强大诱导剂。这些细菌通过发酵膳食纤维产生大量的短链脂肪酸（SCFAs），如丁酸盐、丙酸盐和乙酸盐。

注：SCFAs不仅是肠道上皮细胞的能量来源，也是重要的免疫信号分子。丁酸盐可以直接作用于T细胞和DCs，通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDACs）等表观遗传学修饰，促进Foxp3（Treg细胞的关键转录因子）的表达，从而驱动Treg细胞的分化。丁酸盐的减少与过敏风险的增加密切相关。

菌群对TH1和TH17细胞的影响

除了诱导Treg，菌群还能促进TH1和TH17细胞的发育，从而平衡新生儿固有的TH2偏向。

TH1细胞对于抵抗细胞内病原体至关重要，而TH17细胞则在维持肠道屏障完整性和抵抗胞外菌和真菌感染中发挥作用。

例如，脆弱拟杆菌产生的多糖A（Polysaccharide A, PSA）能够通过TLR2信号通路，诱导产生IL-12，从而促进TH1细胞分化，纠正GF小鼠的TH2偏向。

编辑​

而分节丝状菌（Segmented Filamentous Bacteria, SFB）的定植则能强烈诱导小肠固有层中TH17细胞的产生。通过促进TH1和TH17反应，肠道菌群有效地“抑制”了TH2细胞的过度活化，从而降低了过敏反应的风险。这一机制是“卫生假说”的核心生物学基础之一。

04
菌群成熟延迟与过敏性疾病的关联

如果说菌群的组成和多样性是描述其状态的“快照”，那么菌群的“成熟度”则是一个动态的、纵向的衡量标准，它反映了菌群随时间演替的轨迹是否符合健康的模式。越来越多的证据表明，婴儿肠道菌群的成熟延迟，是多种儿童过敏性疾病共同的、发生在临床诊断之前的核心生物学特征。

微生物组年龄：一个预测健康的新指标

婴儿肠道菌群的演替过程具有高度的可预测性，如果有足够样本仅凭菌群的物种组成，多项研究以及谷禾健康均可以通过机器学习模型相当准确地预测婴儿的实际生理年龄。这种基于菌群的预测年龄被称为“微生物组预测年龄”（microbiota-predicted age）或“菌群年龄”（microbiota age）。

一个健康的婴儿，其菌群年龄应与其生理年龄大致相符。如果菌群年龄显著低于生理年龄，则意味着其菌群的发育轨迹偏离了正常轨道，表现为“不成熟”或“延迟成熟”。

编辑​

<来源：谷禾健康肠道菌群检测数据库>

利用CHILD队列的数据，研究也建立了一个强大的菌群年龄预测模型。

该模型基于婴儿从出生到1岁的粪便菌群物种丰度数据，通过嵌套交叉验证的随机森林算法进行训练，其预测的菌群年龄与婴儿的实际生理年龄高度相关（Pearson R = 0.89, p < 2.2e-16）。这一模型的建立，为量化菌群成熟度并将其与远期健康结局相关联提供了有力的工具。

婴儿肠道的微生物多样性和微生物组衍生年龄

编辑​

doi: 10.1038/s41467-023-40336-4

(a, b) 分别展示了3个月和1岁样本中，健康对照组(HC)与一个或多个过敏诊断组(1+)，以及各独立临床诊断组的Shannon多样性指数。

(c) 微生物组衍生年龄与实际生理年龄的散点图。

(d, e) 分别比较了各诊断组在1岁时的微生物组预测年龄。星号(*)表示与HC组相比有显著差异(p < 0.05)。结果显示，在1岁时，所有过敏组的菌群多样性和预测年龄均显著低于健康对照组。

菌群成熟延迟是儿童过敏性疾病的共同标志

利用上述菌群年龄模型，Hoskinson等研究者得出了一个较一致的结论：无论是在5岁时被诊断为特应性皮炎（AD）、哮喘（As）、食物过敏（FA）还是过敏性鼻炎（AR），这些患儿在1岁时的肠道菌群年龄均显著低于同龄的健康儿童（AD p = 0.000014; As p = 0.0073; FA p = 0.00083; AR p = 0.0021）。健康儿童在1岁时的平均菌群年龄为11.53个月，而所有四种过敏疾病组的儿童其菌群年龄均显著偏小（见上图e）。这一发现具有极其重要的意义。

菌群成熟延迟的临床意义与预测价值

首先，它表明菌群成熟延迟并非特定于某一种过敏疾病，而是这四种临床表现各异的过敏性疾病一个普遍的、共同的上游风险标志。

其次，这种菌群成熟的延迟发生在过敏性疾病的临床诊断之前，具有预测价值。调整了性别、分娩方式、母乳喂养、抗生素使用等多种混杂因素后，1岁时菌群年龄的增加仍然是5岁时患过敏性疾病的保护性因素，也就是说菌群发育得越好，孩子在5岁时患过敏性疾病的风险就越低。

编辑​

菌群成熟延迟的微生物学特征

菌群成熟延迟的具体微生物学特征表现为：

促进健康免疫发育的好细菌丰度降低，而与不良健康结局相关的坏细菌丰度增加。

在过敏风险高的婴儿中，多种产短链脂肪酸的细菌（特别是丁酸盐），如 Anaerostipes hadrus、Fusicatenibacter saccharivorans、Eubacterium hallii、Blautia wexlerae 的丰度显著降低。

一些潜在的致病菌或促炎菌，如 Eggerthella lenta、Clostridium innocuum、Enterococcus faecalis、Escherichia coli、Tyzzerella nexilis的丰度则显著升高。这种此消彼长的模式，共同构成了不成熟菌群的物种画像。

共享通路功能障碍：菌群失调与过敏的连接

菌群的物种组成变化最终通过其功能和代谢产出来影响宿主。多组学分析进一步揭示了菌群成熟延迟背后的功能性后果，这些功能障碍构成了连接菌群失调与过敏性疾病发展的桥梁。研究发现，在1岁时菌群不成熟的婴儿肠道中，存在一系列共同的功能和代谢失衡特征。

肠道黏液屏障完整性受损

表现为与黏蛋白降解相关的通路上调，而与硫氧化（有助于维持屏障）相关的通路下调。这可能导致肠道屏障通透性增加，使更多过敏原和微生物产物进入体内，触发免疫反应。

氧化应激水平升高

表现为与氧化呼吸相关的通路（如NAD(P)/NADPH相互转换）上调。氧化应激环境会促进炎症，并产生氧化的单糖，这些单糖又可以作为某些病原菌的营养源，进一步加剧菌群失调。

次级发酵能力下降

表现为产丁酸盐等有益SCFAs的能力减弱，这直接削弱了对Treg细胞的诱导和对免疫系统的调节作用。代谢组学分析也证实，过敏风险高的婴儿粪便中丁酸盐水平有降低的趋势。

痕量胺水平升高

代谢组学分析发现，三种生物胺——苯乙胺（phenylethylamine）、色胺（tryptamine）、酪胺（tyramine）的水平在菌群不成熟的婴儿中显著升高。这些痕量胺能够与肠道和免疫细胞上的特定受体（TAARs）结合，诱导肠道细胞的氧化应激和免疫细胞的活化，并促进细菌黏附，可能形成一个促炎的恶性循环。

连接预测年龄和过敏性疾病的特定微生物和代谢组学特征

编辑​

doi: 10.1038/s41467-023-40336-4

结构方程模型图显示了预测年龄对特应性和过敏性疾病的直接和间接影响，这种影响由1岁时的微生物组和代谢组特征所介导。

为了整合这些多维度的发现，研究者构建了一个结构方程模型来检验“菌群成熟延迟通过功能和代谢失调导致过敏”这一核心假说。

结果证实，菌群年龄对5岁过敏风险的影响，绝大部分是通过这些功能和代谢失衡（作为一个潜在变量）介导的，而直接效应不显著。

这些证据暗示一条从“菌群成熟延迟”到“功能代谢失调”再到“过敏性疾病”的病理生理通路，为将菌群成熟度作为预测和干预过敏性疾病的焦点提供了的理论基础。

05
总结与展望

婴儿肠道菌群的成熟延迟是多种儿童过敏性疾病（包括特应性皮炎、哮喘、食物过敏和过敏性鼻炎）共同的、发生在临床诊断之前的重要风险标志。

这种不成熟状态不仅表现为物种组成的失调（有益菌减少，有害菌增多），更关键的是导致了一系列共享的功能代谢通路障碍，包括肠道屏障功能受损、氧化应激增加、有益代谢物（如丁酸盐）产生不足以及有害代谢物（如痕量胺）的积累。这些功能性后果共同构成了连接早期菌群失调与远期过敏性疾病的生物学桥梁。

这些发现为我们理解和应对日益流行的儿童过敏问题提供了深刻的启示和新的方向。

从“静态组成”到“动态成熟”的视角转变

未来的研究和临床评估不应仅关注特定好或坏细菌的存在与否，而应更多地采用如“微生物组年龄”等纵向、动态的指标来评估菌群的健康状态。这为开发新的过敏风险早期筛查工具提供了可能。

精准干预的潜力

既然菌群成熟延迟是共同的上游风险因素，那么针对性地促进菌群健康成熟可能成为一种广谱预防多种过敏性疾病的策略。这包括优化分娩和喂养方式（如推广阴道分娩和母乳喂养）、审慎使用抗生素，以及开发基于证据的新一代益生菌、益生元或合生元制剂。这些干预措施的目标应是恢复健康的菌群演替轨迹，补充缺失的关键功能菌群（如产丁酸盐菌），并纠正代谢失衡。

机制研究的深化

尽管宏观通路已经明确，但微观的分子机制仍有待深入探索。例如，不同双歧杆菌亚种间的竞争与合作如何影响菌群的整体稳定性，母体因素如何通过表观遗传等方式影响后代的菌群-免疫轴，解答这些问题将为开发更有效的干预靶点提供依据。

总之，肠道菌群在生命早期的健康发育，是构建强大而平衡免疫系统的基石。将菌群成熟度纳入考虑，可能意味着一个新的起点，未来有望通过调节这个微小的内在生态系统，来预防和管理影响儿童的过敏性疾病。未来的挑战在于如何将这些基础研究的深刻见解，转化为安全、有效、个性化的临床实践。

主要参考文献：

Donald K, Finlay BB. Early-life interactions between the microbiota and immune system: impact on immune system development and atopic disease. Nat Rev Immunol. 2023 Nov;23(11):735-748.

Barker-Tejeda TC, Zubeldia-Varela E, Macías-Camero A, Alonso L, Martín-Antoniano IA, Rey-Stolle MF, Mera-Berriatua L, Bazire R, Cabrera-Freitag P, Shanmuganathan M, Britz-McKibbin P, Ubeda C, Francino MP, Barber D, Ibáñez-Sandín MD, Barbas C, Pérez-Gordo M, Villaseñor A. Comparative characterization of the infant gut microbiome and their maternal lineage by a multi-omics approach. Nat Commun. 2024 Apr 8;15(1):3004.

Tarracchini C, Longhi G, Gennaioli E, Muscò A, Rizzo SM, Viappiani A, Vitale SG, Mancabelli L, Lugli GA, Angioni S, Turroni F, van Sinderen D, Milani C, Ventura M. Compiling an early life human gut microbiome atlas and identification of key microbial drivers. NPJ Biofilms Microbiomes. 2025 Dec 5;12(1):4.

Hoskinson C, Dai DLY, Del Bel KL, Becker AB, Moraes TJ, Mandhane PJ, Finlay BB, Simons E, Kozyrskyj AL, Azad MB, Subbarao P, Petersen C, Turvey SE. Delayed gut microbiota maturation in the first year of life is a hallmark of pediatric allergic disease. Nat Commun. 2023 Aug 29;14(1):4785. 

肠脑轴上的色氨酸密码：从微生物代谢到疾病靶点

谷禾健康

色氨酸是连接“吃什么”“肠道菌群状态”与“大脑和情绪”的关键枢纽。它不仅是蛋白质合成必需氨基酸，也是血清素与褪黑素的重要前体，并可通过犬尿氨酸通路参与NAD⁺的从头合成。

近年来，大量研究发现：色氨酸在不同代谢通路之间的“分流”，很大程度上受肠道微生物群及饮食结构（如多酚、膳食纤维、碳水化合物和脂肪比例）共同调控。这种调控一旦失衡，不仅会改变肠道屏障和免疫状态，还可通过肠–脑轴深刻影响情绪、认知以及多种神经精神和代谢性疾病的发生发展。

在这一背景下，围绕“肠道微生物–色氨酸代谢–肠脑轴”的研究迅速升温：一方面，人们逐步解析拟杆菌、梭菌、乳杆菌、双歧杆菌等代表菌属如何通过多样的色氨酸代谢途径生成吲哚类、犬尿氨酸类及血清素等关键代谢物；另一方面，肠易激综合征、自闭症谱系障碍、抑郁症、多发性硬化、阿尔茨海默病、帕金森病以及代谢综合征等疾病中，色氨酸代谢及其微生物调控异常的证据也不断被报道。

基于此情况，饮食干预、益生菌、粪菌移植乃至纳米技术等多种策略，正被尝试用于重塑肠道微生态、调整色氨酸代谢稳态，以期为肠脑轴相关疾病提供新的防治思路。

本文将系统梳理色氨酸的膳食来源和主要代谢通路，重点介绍肠道微生物中特定菌属参与色氨酸代谢的机制，阐述其在肠脑轴中的作用及与多类神经、免疫和代谢性疾病的关联，并总结目前通过饮食、益生菌、抗生素及新兴技术调控色氨酸稳态的研究进展和潜在应用价值。

有关色氨酸的重要信息

▸ 色氨酸的重要性

编辑​

色氨酸（Trp）是一种人体无法合成、需从饮食获取的必需氨基酸，也是血清素、褪黑素和NAD⁺等多种人体重要化合物的前体。

血清素：一种神经递质，在情绪调节和肠道蠕动中发挥作用；

褪黑素：一种调节睡眠-觉醒周期的激素；

NAD⁺：是500多种酶促反应所必需的，并且在几乎所有主要生物过程的调节中起着关键作用。

总得来说，可以概括为五个关键词：

•情绪与睡眠：是血清素和褪黑素的唯一氨基酸前体，直接影响情绪稳定、抗压能力、睡眠节律和食欲控制。

•免疫与神经保护：通过犬尿氨酸通路调节免疫反应与神经系统状态，在炎症和精神疾病中扮演关键角色。

•能量与修复：可转化为烟酸，支持 NAD⁺ 合成，保障细胞能量代谢、抗氧化、防老化和 DNA 修复。

•生长与组织结构：参与全身蛋白质合成，对儿童生长发育、肌肉维持和器官功能至关重要。

•肠道与肠—脑轴：影响肠道屏障功能和菌群代谢，通过肠—脑轴联系情绪、免疫和代谢健康。

▸ 色氨酸的主要膳食来源

①肉类

禽肉：鸡肉、鸭肉、火鸡肉（尤其是去皮鸡胸肉）；

猪肉、牛肉、羊肉：瘦肉部分色氨酸含量相对更高。

②鱼类和其他水产

深海鱼：三文鱼（金枪鱼、鲭鱼等）、鳕鱼；

其他常见鱼类：草鱼、鲤鱼、罗非鱼等；

甲壳类：虾、蟹；

软体类：鱿鱼、贝类等。

③蛋类和乳制品

鸡蛋：尤其是蛋白和蛋黄整体算上；

奶及奶制品：牛奶、酸奶、奶酪（尤其是硬质奶酪，蛋白浓缩后单位重量色氨酸含量更高）。

④豆类及豆制品

豆类：黄豆、黑豆、毛豆、扁豆、豌豆、鹰嘴豆、红豆、芸豆等；

豆制品：豆腐、豆干、豆皮、素鸡、豆浆（色氨酸有一定稀释，但作为日常饮品仍有贡献）。

⑤坚果与种子

南瓜籽、葵花籽；

芝麻（黑白芝麻）；

花生；

腰果、杏仁、核桃、开心果等坚果。

⑥谷物与伪谷物

全谷物：燕麦、糙米、荞麦、全麦面包/面条；

其他：藜麦（伪谷物，氨基酸组成较优）、玉米、小米等。

⑦水果（含量较低）

香蕉、牛油果（鳄梨）、榴莲；

一些干果：葡萄干、枣干等（因为脱水后营养被“浓缩”）；

大多数鲜果（苹果、梨、橙子、葡萄、西瓜、草莓等）蛋白含量本身就低，色氨酸自然也少，更多作用是提供维生素、矿物质和膳食纤维。

注：咖啡豆中也含有较高含量的色氨酸。

▸ 色氨酸推荐摄入量

世界卫生组织建议最佳摄入量为4毫克/千克/天，主要用于成年人维持日常需求。

★ 不同年龄和阶段的人需求有所不同

婴儿需要更高的色氨酸摄入量，推荐剂量为13毫克/千克/天；

儿童推荐摄入量为6毫克/千克/天；

孕妇为7毫克/千克/天。

为保证获得足够氨基酸及其健康效应，研究还评估了色氨酸的可耐受最高摄入量（UL），结果为4.5g/天。不过迄今尚无因膳食色氨酸过量而致不良反应的报道。

注：高碳饮食会影响脑干和下丘脑的5-羟色胺（5-HT，也称为血清素）。膳食纤维通过调节肠道菌群也改变色氨酸代谢。微量营养素亦调控色氨酸/犬尿氨酸（KYN）通路，如维生素B6缺乏损害犬尿氨酸酶并可能降低某些脑区5‑HT合成。

肠道微生物群与色氨酸代谢

食物中约90%的色氨酸由小肠吸收，吸收后，主要经犬尿氨酸（KYN）途径和血清素途径代谢。

体内约95%的色氨酸（Trp）在Trp 2,3‑二加氧酶（TDO）、吲哚胺 2,3‑二加氧酶1（IDO1）和吲哚胺 2,3-双加氧酶2（IDO2）作用下分解为喹啉酸（QA）、烟酸等产物；仅约 1%–2% 的色氨酸在色氨酸羟化酶（TpH）和芳香族氨基酸脱羧酶催化下转化为5‑羟色胺（5‑HT）。

通过5-HT、KYN和吲哚途径进行的色氨酸代谢

doi.org/10.1016/j.jfutfo.2024.09.006.

★ 肠道菌群参与重要的色氨酸代谢

若进入结肠，肠道微生物群也可以通过各种代谢途径产生多种色氨酸代谢产物。

注：早在1897年，即发现大肠杆菌和霍乱弧菌可将色氨酸转化为吲哚，提示色氨酸代谢在微生物过程及其对宿主环境影响中的重要性。

微生物群可以通过在宿主体内产生代谢物直接调节色氨酸代谢，或通过参与犬尿氨酸和血清素的产生间接影响这种代谢，而色氨酸代谢的变化会影响微生物的增殖和微生物群落的多样性。目前已鉴定出许多微生物色氨酸代谢途径，包括拟杆菌属、梭菌属、双歧杆菌、链球菌属和大肠杆菌的代谢途径。

虽然某些细菌色氨酸代谢产物的转化可以在分子层面上易于定义，但识别产生的具体代谢物类型却十分复杂。这种复杂性源于不同微生物催化酶的差异。在某些情况下，两个或多个细菌之间的协作可能是色氨酸代谢物生成的必要条件。

拟杆菌属（Bacteroides）

吲哚是通过色氨酸酶（Trpase）的酶促活性产生的，这种酶广泛存在于多种肠道细菌中，包括拟杆菌属、梭菌属和大肠杆菌。

√卵型拟杆菌、多形拟杆菌等可代谢产生吲哚乙酸

拟杆菌是人体和动物肠道中的一种主要菌群，一些拟杆菌属物种，如脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）、卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus）和多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron），可以产生吲哚乳酸（ILA）和吲哚乙酸（IAA）。

√不同拟杆菌代谢色氨酸的产物影响不同（有的减轻肠道炎症、有的影响精神状态）

研究发现，肠道中不同拟杆菌的相关代谢物的影响不同。例如B.thetaiotaomicron可提高芳烃受体（AHR）配体吲哚乙酸（IAA）和吲哚丙酸（IPA）水平，增强 AHR 激活及相关T细胞转录因子表达。在结肠炎模型中，该菌通过激活AHR并调控CD4⁺T 细胞分化，减轻炎症性肠病。

微生物色氨酸分解物对宿主生理的作用

编辑​

doi: 10.1038/s41467-018-05470-4.

通过分析无菌和单菌定植小鼠盲肠及粪便样本证实，B.ovatus可提高体内IAA浓度，重塑免疫细胞群，减轻炎症，并在三硝基苯磺酸诱导性结肠炎模型中上调结肠 IL‑22 表达；吲哚代谢物本身也能刺激免疫细胞分泌 IL‑22。研究人员认为，B.ovatus 产生的 IAA 通过促进 IL‑22 生成而对结肠炎具有保护作用。

还有研究表明，B.thetaiotaomicron和B.fragilis可诱发小鼠压力相关的抑郁样行为（如焦虑和绝望），而B.ovatus无此效应。

√同属不同菌种产生的代谢物可能差异显著

亲缘关系密切的属的不同菌株之间也存在显著的代谢差异，这很可能是由于微生物的遗传代谢和化学环境存在差异。使用四种不同的拟杆菌属菌株重建的小鼠回肠中色氨酸/犬尿喹啉酸(KYNA)途径的多种变化，支持了代谢调控的这种变异性。拟杆菌属还可能诱导中枢5-羟色胺代谢紊乱，使小鼠对应激诱导的行为障碍敏感。

√膳食缺乏色氨酸还会降低拟杆菌丰度

膳食中摄入的色氨酸也会显著影响拟杆菌属的生长状态和数量变化。研究表明，当饮食中实施严格的 色氨酸限制时，不仅会明显降低粪便中拟杆菌的丰度，还会同步重塑和改变整个肠道微生物群的组成与结构。

梭菌属（Clostridium）

梭菌属中的某些物种在吲哚衍生物的合成中发挥着重要作用。Clostridium drakei是一种能够产生乙酸的细菌，与C.scatologenes类似，可通过色氨酸的分解代谢转化3-甲基吲哚。3-甲基吲哚是一种常见的肠道代谢产物，又称粪臭素，被认为会导致猪肉产生异味。它可由脆弱拟杆菌（B.fragilis）和梭菌属（Clostridium）产生。

√丁酸梭菌抗肥胖作用还源于色氨酸代谢调节信号通路

丁酸梭菌（Clostridium butyricum）可以在肠道中产生丁酸盐，具有缓解多种疾病的潜力，包括炎症性肠病和肥胖症。

几种丁酸梭菌菌株具有抗肥胖作用，但这些作用并非完全通过提高肠道中丁酸盐的浓度来实现，还主要通过改变肠道微生物群和色氨酸（Trp）代谢来实现。丁酸梭菌可能通过产生吲哚和吲哚衍生物来激活芳香烃受体（AHR）信号通路，并调节宿主的代谢和免疫系统，从而改善肥胖。

√梭菌可能富含多种色氨酸代谢途径

最近的体外实验发现，B.thetaiotaomicron通过向大肠杆菌提供单糖，抑制其产生吲哚的能力，从而增加了对生孢梭菌（Clostridium sporogenes）的色氨酸供应，进而促进了吲哚乳酸和吲哚丙酸的产生。通过在小鼠饮食中补充富含色氨酸的食物，并增加梭菌属、乳杆菌属和双歧杆菌属的数量，重塑了小鼠肠道微生物的结构和组成，从而改善了类似抑郁的行为。

据报道，梭菌属（Clostridium）可通过色氨酸（Trp）的代谢产生吲哚、吲哚衍生物和色胺。研究发现，该属的菌株具有产生喹啉酸（QA）的潜力，且预测Clostridium hathewayi具有QA途径。然而，该菌株中缺失了负责合成QA途径前体犬尿氨酸（KYN）的基因，这表明QA途径具有代谢共享性，且包括梭菌属在内的部分生物以KYN为底物，而KYN是由包括芽孢杆菌属（Bacillus）、伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia）和假单胞菌属（Pseudomonas）在内的另一组细菌产生的。

肠道微生物群通过肠脑轴影响色氨酸代谢

编辑​

doi.org/10.1016/j.jfutfo.2024.09.006.

总体来看，梭状芽孢杆菌富含多种色氨酸代谢途径，相关分析表明其在肠道中具有更强的色氨酸代谢潜力。

乳杆菌属（Lactobacillus）

乳杆菌是正常肠道微生物群的重要成员，主要包括植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）、罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）、清酒乳杆菌（Lactobacillus sakei）和弯曲乳杆菌（Lactobacillus curvatus）。

√乳杆菌通过上调吲哚乙酸水平可以缓解结肠炎

乳杆菌可通过芳香族氨基酸氨基转移酶和吲哚乳酸脱氢酶（ILDH）将色氨酸转化为吲哚-3-醛（IAld）和吲哚乳酸（ILA）。研究人员筛选出色氨酸代谢活性最高的 L. plantarum，并联合 Trp 观察其在 DSS 诱导溃疡性结肠炎中的作用。

结果显示，该菌上调了吲哚乙酸（IAA）水平及 AHR mRNA 表达，进而激活 IL-22/STAT3 信号通路。通过比较不同 L. plantarum 菌株的基因组和代谢组，认为 IAA 可能是导致菌株间结肠炎缓解效果差异的关键代谢物。

√鼠李糖乳杆菌通过代谢色氨酸增强肠道屏障

筛选出可在肠道定植并在体外代谢色氨酸生成吲哚衍生物的L. rhamnosus MN-431。该菌同时上调孕烷 X 受体（PXR）和芳烃受体（AHR）的表达：大量 ILA 和 IAld 作为 AHR 配体，而共享配体 IA 主要结合 PXR，通过上调 PXR、AHR 并下调核因子 κB（NF-κB），增强肠道屏障功能。

尽管其具体吲哚代谢产物及体内代谢情况尚未完全明确，但多项证据提示L.rhamnosus对肠道益生健康具有潜在益处。

√罗伊氏乳杆菌产生的吲哚-3-醛有助于抑制结直肠癌

研究表明，吲哚-3-醛（I3A）是罗伊氏乳杆菌来源的膳食色氨酸（Trp）分解代谢产物，可诱导芳香烃受体依赖的环磷酸腺苷反应元件结合蛋白（CREB）活性，从而增强 Tc1 细胞（分泌干扰素-γ（IFN-γ）的 CD8⁺ T 细胞）的效应功能，并提高免疫检查点抑制剂的抗肿瘤效果。

当 I3A 自小肠转移至肿瘤微环境后，罗伊氏乳杆菌可激活肿瘤中的 I3A–AHR–CD8⁺ T 细胞轴，促进分泌 IFN-γ 的细胞毒性 CD8⁺ T 细胞活化。有研究发现，他汀类药物也可降低结直肠癌（CRC）风险，且该作用依赖肠道微生物群。分析显示，给药后肠上皮细胞 IDO1 基因表达受抑制，肠道色氨酸水平升高，罗伊氏乳杆菌丰度显著增加，更多 Trp 被其代谢为吲哚-3-乳酸（ILA），且二者呈正相关。ILA 通过调节 TH17 反应和维持屏障完整性抑制 结直肠癌，其中视黄酸受体相关孤儿核受体 γt 和 AHR 共同参与。

双歧杆菌属（Bifidobacterium）

双歧杆菌是经顺产和母乳喂养婴儿肠道微生物群的关键成员。母乳中色氨酸（Trp）含量高于大多数婴儿配方奶粉，且富含益生元，有助于双歧杆菌等有益菌在婴儿肠道定殖。

双歧杆菌是新生儿最早定殖的微生物之一，在其生理发育中发挥重要作用。一项研究显示，约90%新生儿在出生后肠道中检出双歧杆菌，该属在成人肠道菌群中仍占约 3%–5%。常见种类包括长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌和假长双歧杆菌等。

√双歧杆菌产生吲哚乳酸有助于抑制条件致病菌

检测从人类和动物胃肠道分离的双歧杆菌，发现吲哚乳酸（ILA）是其培养上清液中的色氨酸代谢物。来自婴儿粪便的长双歧杆菌和短双歧杆菌产生的 ILA 多于其他来源分离的菌株，因此婴儿肠道中双歧杆菌定殖所形成的 ILA 可能为其在结肠菌群中提供竞争优势。ILA 具有抗菌活性，可抑制大肠杆菌在肠道中的定植。

其他肠道微生物群

√大肠杆菌、霍乱弧菌

研究发现，大肠杆菌和霍乱弧菌（V. cholerae）可将色氨酸转化为吲哚。大肠杆菌具有活跃的色氨酸和吲哚转运蛋白，色氨酸酶可将色氨酸转化为吲哚，在大肠杆菌和乳酸菌中均有表达。然而，负责吲哚后续代谢的具体微生物酶途径，以及吲哚在其他共生菌中的分布和活性仍不明确。

√肠球菌、假单胞菌

多项研究表明，部分细菌可产生色胺(tryptamine)等神经活性分子，或通过影响肠嗜铬细胞/炎症状态间接调控宿主5-HT合成。

肠道微生物将 Trp 作为吲哚、血清素和褪黑素合成前体加以代谢，从而减少宿主可利用的 Trp。假单胞菌可利用现有色氨酸合成血清素，并通过其毒性及细胞间信号传导，使肠道菌群诱导循环 Trp 水平下降，进而影响 5-羟色胺能神经传递，以及中枢神经系统和肠神经系统（ENS）的功能。

√消化链球菌

消化链球菌（Peptostreptococcus）能够代谢色氨酸（Trp），从而产生吲哚-3-丙烯酸(IA,indole-3-acrylicacid)等吲哚类代谢物。IA对肠上皮屏障的功能有积极作用，并有助于减少免疫细胞中的炎症反应。Peptostreptococcus russellii具有苯丙氨酸脱水酶基因簇（fldAIBC），该基因簇与生孢梭菌（C. sporogenes）中的fldAIBC基因簇同源，且对苯丙氨酸的代谢至关重要。

同样，厌氧消化链球菌编码完整的fldAIBC基因簇，并产生色氨酸代谢产物吲哚丙酸（IPA）和异亮氨酸（IA），而口腔消化链球菌则缺乏初始因子fldI，导致色氨酸代谢产物水平较低。

小结

围绕特定肠道菌属或菌种的色氨酸代谢开展研究，有望为微生物群靶向调控色氨酸代谢提供新思路，例如通过基因序列同源性筛选具色氨酸代谢能力的菌株。

此类研究有助于构建基于肠道微生物群的精准干预策略，以改善 Trp 代谢失衡相关疾病。聚焦特定菌种或菌株与色氨酸的相互作用，科学家可开发更精细的调控手段，优化这一关键代谢通路，从而促进整体健康并应对多种代谢性疾病。

色氨酸代谢与肠脑轴

肠道微生物群通过产生激素、免疫因子和代谢物，在大脑行为和认知发育中发挥重要作用。出生后，肠道细菌的早期定殖可促进中枢神经系统发育。肠道微生物群影响中枢神经系统的结构和功能，并可调节情绪。

★ 肠道微生物群通过产生激素、信号分子等影响神经系统功能

动物研究表明，微生物群失衡常导致焦虑样行为；相反，特定益生菌干预或重建微生物群则有助于改善焦虑相关行为：缺乏正常肠道微生物群会严重干扰中枢神经传递，而肠道微生物群恢复后，小鼠的焦虑行为可恢复正常。

肠道微生物群可通过产生神经信号分子或调节内分泌细胞激素影响中枢神经系统功能。研究证实，口服婴儿双歧杆菌后，大鼠脑内 5-HTP、5-HIAA 和苯乙酸水平显著高于对照组。肠道微生物群还能通过影响内分泌细胞皮质酮水平调节 HPA 轴反应强度，在应激反应中发挥关键作用，并调控促肾上腺皮质激素释放因子和脑肠肽等激素的分泌。

注：脑肠肽‌是一类同时存在于‌大脑和肠道‌的活性肽类物质，通过‌脑-肠轴‌双向调节消化、代谢、情绪等生理功能，是神经、内分泌、免疫系统的重要信号分子。

编辑​

★ 色氨酸代谢是肠脑轴中的重要组成部分

肠脑轴（GBA）描述了大脑与肠道之间的双向交叉。GBA拥有复杂的沟通系统，包括中枢神经系统（CNS）、肠神经系统（ENS）和胃肠道（GI）之间的双向相互作用。

脑肠相互作用主要有三个机制：神经通路、内分泌通路和免疫通路，微生物积极参与GBA内的代谢途径，影响微生物-肠-脑轴(MGBA)相关代谢产物。这些包括微生物产生的神经递质、短链脂肪酸，以及色氨酸等的直接或间接代谢。这些过程调节下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴和细胞因子的产生，以调节免疫力。

色氨酸代谢及其相关代谢物对肠脑轴至关重要。微生物肠脑轴直接影响情绪和心理状态，还与免疫系统密切相关，并且与胃肠道慢性疾病相关。

▸ 血清素通路与肠脑轴

色氨酸（Trp）及其代谢物的三条关键代谢途径在大脑与肠道间的沟通中发挥重要作用。约 90% 的体内血清素由肠嗜铬细胞（EC）合成：Trp 先经色氨酸羟化酶1(TPH1)转化为5-羟色氨酸（5-HTP），随后进一步生成血清素（5-HT）。血清素作为核心胃肠信号分子，在肠道内外神经元之间传递信息，调节肠道蠕动与运动、上皮分泌、血管扩张及营养吸收，从而影响整体消化功能。

√色氨酸代谢调节血清素水平进而影响多种组织

在中枢神经系统与胃肠道的双向通讯中，血清素在中枢和外周均作为神经递质发挥作用。外周血清素不能通过血脑屏障，而色氨酸可跨越血脑屏障并在中枢合成血清素。因此，色氨酸代谢的改变会影响外周色氨酸的利用和中枢色氨酸水平，从而调节中枢血清素代谢。

经肠脑轴介导的胃肠神经调控可通过改变血清素信号传递，影响中枢神经系统的神经传递。早期神经元具有类似内分泌器官的功能，可从大脑释放多种生物活性物质（如血清素），既参与脑发育调控，又调节内脏靶器官（如胃肠道）及全身多种组织的发育。

例如，血清素（5-HT）通过其受体参与心血管调节，这些受体在调控心血管反射以及交感、副交感神经活动中具有重要生理作用。血清素受体分布于多种心血管组织及参与心血管调节的中枢区域，其激活可对心血管功能产生多方面影响。中枢血清素缺乏会导致 5-HT 能通路异常、血清素能支配减弱，并因血清素下降而诱导海马脑源性神经营养因子表达升高，引起过度神经支配。血清素水平改变也被认为与自闭症、精神分裂症等神经精神疾病的发生密切相关。

√血清素是肠神经系统的关键信号分子

肠神经系统（ENS）由胃肠道壁内的神经成分构成，是一个独立而复杂的神经网络，可在相对独立于中枢神经系统的情况下调节肠功能。

但 ENS 又通过交感和副交感神经与中枢神经纤维相连，对肠蠕动和局部血流等基本胃肠功能至关重要。5-HT 能神经元是 ENS 中最早出现的神经元之一，而 5-HT 是 ENS 的关键信号分子。

5-HT 受体的激活与成人期神经发生和神经保护相关；成人 ENS 的正常发育依赖5-HT受体4特异性信号，神经元来源的 5-HT 与黏膜来源的 5-HT 通过互补作用共同促进肠神经系统成熟。

▸ 犬尿氨酸路径与肠脑轴

将色氨酸代谢为犬尿氨酸（KYN）的关键酶包括色氨酸 2,3‑二加氧酶（TDO）、吲哚胺 2,3‑二加氧酶1（IDO1）和吲哚胺 2,3-双加氧酶2（IDO2）。其中，TDO以肝脏表达为主；肠道黏膜及免疫相关组织中IDO1更为关键。

√犬尿氨酸代谢影响中枢神经系统，并与神经疾病相关

约95%的色氨酸经犬尿氨酸通路（KP）代谢为烟酰胺和NAD⁺。TDO 负责启动 KP，是该通路的主要限速酶；肝外 KP 分支则由两种 IDO 酶调控，IDO 主要在黏膜组织（如免疫系统和肠道）中活跃。KYN 通常先被羟基化为 3-HK，再转化为 3-HAA；HAA 通过非酶促中间反应迅速生成喹啉酸（QA），并进一步转化为 NAD⁺，为 KP 的主要终产物。另一支 KP 则在 KAT 作用下生成犬尿氨酸（KYN），参与神经调节。

KYN 及其代谢物可影响中枢神经系统，并与多种神经系统疾病相关。约 60% 的外周 KYN 可通过血脑屏障进入中枢，在星形胶质细胞中转化为犬尿喹啉酸(KYNA)，其水平与神经保护相关；而喹啉酸（QA）由小胶质细胞产生，其升高与神经元兴奋性毒性有关。KYNA 与 QA 之间的失衡被认为与抑郁症、精神分裂症和多发性硬化等神经系统疾病的发生密切相关。

注：在肠神经系统（ENS）和中枢神经系统（CNS） 中，犬尿喹啉酸(KYNA)作为 N-甲基-D-天冬氨酸受体和 α7 烟碱型受体的拮抗剂，同时又是G蛋白偶联受体 GPR35 的激动剂。

▸ 色氨酸代谢物与肠脑轴

肠道微生物群可直接利用色氨酸（Trp），将约 4%–6% 转化为吲哚、色胺及吲哚酸衍生物。

肠道菌群将色氨酸转化为色胺和吲哚-3-丙酮酸（IPYA），后者进一步生成吲哚、吲哚-3-乙醛（IAAld）和吲哚乳酸（ILA）。IAAld 可转化为吲哚乙酸（IAA）和色氨酸，IAA 还可继续代谢为粪臭素；ILA 则可转化为 IA，随后生成 IPA。

√色氨酸经肠道微生物代谢产生的吲哚和色胺影响神经系统

吲哚是调节肠道的重要信号分子。吲哚及其衍生物（如 IAA）可作为 AHR 配体，通过激活小胶质细胞和星形胶质细胞介导中枢神经系统炎症。AHR 配体可能通过干扰素α受体1相关通路，发挥抗炎和神经保护作用，从而调控中枢神经系统炎症。

吲哚作为 AHR 配体，还能通过影响电压门控钾通道和线粒体 NADH 脱氢酶，调节小鼠结肠 L 细胞中胰高血糖素样肽-1（GLP-1）的分泌。研究证实，肠源性吲哚代谢物可能作用于扩展奖赏网络，尤其是杏仁核–伏隔核以及杏仁核–前岛叶皮层通路。

微生物代谢产物扩散穿过肠道屏障后，可经迷走神经将信号由胃肠道传递至中枢神经系统。在大鼠中鞘内常规注射吲哚会升高脑内吲哚和色胺水平，激活迷走神经，降低运动活动，并诱导 c-Fos 过度表达。c-Fos 是迷走神经激活的重要标志，提示吲哚可激活肠黏膜中的迷走神经传入纤维。

色氨酸代谢及肠脑轴相关疾病

色氨酸（Trp）作为必需氨基酸，不仅是蛋白质合成的基本原料，也是连接肠道微生物群与中枢神经系统的重要代谢枢纽。色氨酸代谢一旦在通路比例或关键代谢物水平上发生失衡，既可影响情绪与认知等神经精神功能，又与抑郁症、精神分裂症、多发性硬化等中枢神经系统疾病，以及多种慢性胃肠道疾病的发生和进展密切相关，因此成为近年来肠脑轴相关疾病研究与干预的核心焦点之一。

肠脑轴相关疾病及治疗策略

编辑​

doi.org/10.1016/j.jfutfo.2024.09.006.

▸ 肠易激综合征（IBS）

肠易激综合征（IBS）是一种常见的肠道功能紊乱性疾病，可表现为腹痛、腹泻以及伴发的焦虑和抑郁。

√肠脑轴失衡是IBS的重要特征

肠脑轴（GBA）失衡是 IBS 发病机制的突出特征之一，而肠道微生物群及其代谢产物在其中起关键调控作用。多项针对 IBS 患者粪便样本的研究发现，在门水平上，Bacillota和Bacteroidota比例升高，而双歧杆菌（Bifidobacterium）和乳杆菌（Lactobacillus）比例降低；链球菌（Streptococcus）和瘤胃球菌（Ruminococcus）数量亦有所增加。

肠道微生物群结构和组成的改变与多种胃肠道疾病相关，包括 IBS。据估计，约10%的IBS发生于胃肠炎之后，此类患者的微生物特征与腹泻型 IBS（IBS-D）及单纯腹泻患者高度相似。胃肠蠕动异常是 IBS 的重要表现之一，而肠道微生物群及其代谢物可通过影响肠道神经元、胶质细胞和肠壁肌层巨噬细胞等多种途径调节胃肠动力。

√肠易激综合征患者存在血清素合成及功能受损

目前关于 IBS 机制的研究部分聚焦于色氨酸向血清素（5-HT）的转化通路，该通路同时调节胃肠功能和情绪。据报道，IBS 患者结肠和直肠中色氨酸羟化酶1(TPH1)表达降低，导致 5-HT 合成及其功能受损。

还观察到 IBS 患者的犬尿氨酸（KYN）水平升高，IDO 活性显著增强，并且与症状严重程度呈正相关；与此同时，KYN 代谢产物犬尿喹啉酸(KYNA)水平下降，KYNA/KYN 比值降低，提示 KYNA 与 IBS 发病呈负相关。KYNA 对中枢神经系统和肠道具有抗炎、镇痛及情绪保护作用，因此其代谢失衡可能构成 GBA 功能紊乱的重要基础。

▸ 自闭症谱系障碍（ASD）

自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育障碍，主要影响沟通、社交能力和行为。许多儿童和成人 ASD 患者伴有明显的胃肠道症状，如便秘和腹泻，且这些症状与 ASD 的严重程度相关。

√自闭症患者肠道多样性降低

研究表明，这些胃肠道表现与肠道微生物群及其代谢物失衡有关，可影响胃肠功能和神经生物学状态。ASD 及其他神经发育障碍患者的粪便微生物群α多样性降低，且与健康对照组相比，自闭症谱系障碍患者的Bacillota与Bacteroidota比值升高。

√某些微生物可能通过影响色氨酸可用性参与自闭症的发病机制

几项评估自闭症患者肠道微生物丰度差异的研究将自闭症症状与Prevotella、Coprococcus、Veillonellaceae丰度较低联系起来。

脆弱拟杆菌（一种胰蛋白酶合成细菌），可能会降低自闭症患者的色氨酸可用性。非色氨酸衍生的微生物代谢产物也可能起到因果作用，一项观察自闭症小鼠母体免疫激活（MIA）模型中肠道微生物代谢产物的研究显示，微生物代谢产物4-乙基苯基硫酸盐增加了46倍，如果小鼠被脆弱拟杆菌定殖，则其正常化。

√自闭症患者存在色氨酸代谢异常

多项研究提示ASD患者存在色氨酸（Trp）代谢异常：血浆Trp水平降低，KYN/Trp比值升高，说明 Trp 代谢由血清素合成通路偏向犬尿氨酸通路（KP）。

研究还发现，ASD 患者细胞利用 Trp 作为能量底物的能力低于对照组，提示 Trp 代谢减弱可能通过影响大脑早期发育、线粒体稳态及脑内免疫代谢通路而发挥作用。进一步证明，ASD 儿童与对照儿童在尿代谢物上的主要差异集中于色氨酸和嘌呤代谢通路，ASD 儿童更倾向于将 Trp 代谢为黄尿酸和犬尿喹啉酸，同时减少 KYNA 生成。对这些代谢异常的深入认识有望促进 ASD 的早期和更可靠的诊断。

▸ 抑郁症

抑郁症是一种常见的精神障碍，也是当代社会致残的主要原因之一。患者常表现为情绪低落、绝望、快感缺失、疲乏及睡眠障碍。

√肠道微生物群可能通过多条通路影响抑郁

有研究发现，抑郁症患者的肠道微生物群组成和结构与健康人明显不同，提示“肠–脑”调控具有双向性。肠道微生物群可能通过影响多条在抑郁中被扰乱的通路（包括色氨酸代谢和免疫系统）参与其发病。血清素可用性下降是抑郁症的重要特征，而其他色氨酸代谢产物（如犬尿氨酸）同样与抑郁密切相关，这些代谢改变很可能由肠道微生物群驱动。

√色氨酸及血清素水平紊乱影响抑郁症状

作为关键神经递质，血清素（5-HT）参与调控中枢神经系统的应激与适应反应，其紊乱与抑郁发作密切相关。突触间隙 5-HT 含量下降可诱发抑郁，且抑郁患者突触后膜中 5-HT 受体密度与敏感性均降低。降低吲哚胺 2,3‑二加氧酶（IDO）表达、提高脑内5-HT水平被认为是潜在治疗靶点。

血浆色氨酸降低及犬尿喹啉酸(KYNA)/色氨酸（Trp）比值升高与抑郁相关；同时，抑郁患者血浆 KYNA/喹啉酸（QA）比值下降：KYNA 通过激活 GPR35 调节 cAMP 生成，并抑制交感神经元和星形胶质细胞的Ca²⁺通道，降低炎症转录因子 NF-κB 表达，抑制炎症相关通路，具有神经保护和抗炎作用；相反，喹啉酸（QA）具神经毒性，参与抑郁发生。肠上皮 GPR35 还能通过微生物群调控 IAld 与 ILA 等代谢产物的平衡；GPR35 缺失可诱导类抑郁行为，而在此背景下补充吲哚-3-醛（IAld）具有潜在抗抑郁效应。

√肠道微生物群通过调节色氨酸代谢影响抑郁

色氨酸代谢的紊乱是抑郁症病理的重要因素，肠道微生物群在影响这一代谢过程中起着关键作用。研究发现褪黑素以微生物群依赖性的方式改善色氨酸代谢，缓解卵巢切除小鼠的抑郁样行为。

细菌通过多种机制在抑郁症中发挥作用，益生菌与其他细菌的结合可以通过多种机制缓解抑郁症。探索多种益生菌疗法、益生元和共生菌对于进一步了解它们恢复色氨酸代谢和缓解抑郁行为的潜力至关重要。

▸ 多发性硬化症

多发性硬化症（MS）是一种常见的中枢神经系统自身免疫性疾病，也是青年人致残的主要原因之一。研究发现，MS 患者的色氨酸（Trp）水平显著低于健康对照，且 Trp 代谢关键产物犬尿喹啉酸(KYNA)与喹啉酸（QA）的平衡变化会通过调节犬尿氨酸通路（KP）影响疾病进程，从而有望缓解 MS 症状。

√丁酸梭菌调节色氨代谢减轻多发性硬化症

实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）是研究 MS 的经典动物模型。研究显示，该模型中肠道微生物群可产生犬尿喹啉酸(KYNA)，进而招募并激活 GPR35 阳性巨噬细胞，促进 EAE 发展。特别值得注意的是，在无菌小鼠中，只有能够产生 KYNA 的大肠杆菌菌株才能恢复 EAE 表型，而野生型大肠杆菌不足以诱导相同效应，突出了 KYNA 在该过程中的特异作用。

鉴于肠道微生物群在其中发挥关键调控作用，通过益生菌（如丁酸梭菌）调节色氨酸代谢通路，有望减轻神经退行性疾病。肠源性色氨酸代谢物还能作为 AHR 配体调控星形胶质细胞，从而影响中枢神经系统炎症。

▸ 神经退行性疾病

神经退行性疾病包括阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等，其中 PD 的特征为多巴胺能神经元逐渐丧失。研究表明，与对照相比，PD 患者血浆和血清色氨酸浓度明显降低，血清色氨酸的下降可能与其常见的心理症状相关。AD 患者外周血中色氨酸降解增加，同样导致血清色氨酸水平下降。

√调节色氨酸代谢影响中枢神经从而减轻帕金森病

在帕金森病（PD）中，3-羟基犬尿氨酸（3‑HK）水平升高，可能通过诱导氧化应激损伤神经元；而 KYNA 水平降低，外源性 KYNA 注射可减轻 PD 症状。

进一步研究发现，通过调节 TDO 活性和色氨酸代谢，可影响中枢神经系统内外多种KYN通路神经活性代谢物的水平；抑制 TDO 既能增强神经保护、减少蛋白毒性、预防记忆减退，又有助于缓解胃肠功能障碍，有望成为帕金森病治疗的新靶点。

√色氨酸代谢产物调控阿尔茨海默病的Aβ沉积

阿尔茨海默病（AD）的主要病理特征为神经原纤维缠结和β淀粉样蛋白（Aβ）沉积。小胶质细胞和星形胶质细胞在 AD 的进展中起关键作用，色氨酸及其代谢物可调控这两类细胞的活化，从而改善认知功能并抑制 Aβ 沉积。

阿尔茨海默病患者体内3-羟基犬尿氨酸（3‑HK）和喹啉酸（QA）水平均升高，其中 QA 在多种神经系统疾病中已被证实具有神经毒性。相比之下，犬尿喹啉酸(KYNA)具有神经保护作用；部分研究发现，KYNA 和5-羟基哚烯乙酸（5-HIAA）能诱导蛋白酶 Neprilysin 的表达，进一步支持色氨酸代谢产物在脑内调控 Aβ 水平的作用。

注：Neprilysin（脑啡肽酶，NEP）是一种锌依赖性金属蛋白酶，在人体内具有多种重要的生理功能，主要涉及肽类物质的降解。

▸ 代谢综合征

代谢综合征（MetS）包括腹型肥胖、高血压、血脂异常和胰岛素抵抗等心血管危险因素。

√代谢综合征患者的色氨酸代谢紊乱

在肥胖和 MetS 人群中，犬尿氨酸（KYN）、犬尿喹啉酸(KYNA)和喹啉酸（QA）水平升高，犬尿氨酸/色氨酸比值上升，且尿酸、甘油三酯与色氨酸（Trp）向 KYN 的转化率呈正相关。受炎症状态调节的吲哚胺2,3-二氧化酶1（IDO1）将色氨酸代谢为犬尿氨酸。犬尿氨酸途径的抑制剂可能用于治疗代谢综合征。

外周血清素（5‑HT）水平升高及色氨酸羟化酶1(TPH1)多态性与肥胖相关。研究表明，缺失 TPH1 的小鼠在高脂饮食下可避免肥胖、胰岛素抵抗和非酒精性脂肪肝，提示外周 5‑HT 抑制能量消耗，而肥胖可反过来提高外周 5‑HT 水平。不过，也有研究发现 5‑HT 与肥胖呈负相关，说明其调控机制复杂且尚未完全阐明。此外，降低 5‑HT 活性的 TPH2 变异会增加抑郁症患者发生MetS的风险。

√色氨酸转化产物吲哚衍生物调控代谢

微生物群通过色氨酸转化产生的几种吲哚衍生物可能在代谢综合征的发病机制中起作用。

吲哚本身已被证明可以刺激肠内分泌 L 细胞产生胰高血糖素样肽-1 (GLP-1)，这是一种刺激胰腺 β 细胞分泌胰岛素的肠降血糖素。这种机制涉及快速抑制刺激 GLP-1 分泌的电压门控 K+ 通道，但受 ATP 合成抑制的长期影响控制，减少GLP-1分泌。

调整色氨酸稳态的策略

除神经系统异常外，肠脑轴（GBA）相关疾病患者还常伴有便秘、腹泻等胃肠道症状，其中肠道微生物群失调及其代谢物改变是重要原因。

因此，越来越多研究尝试通过靶向肠道微生物群治疗此类疾病。愈来愈多证据将胃肠功能障碍与肠脑轴相关疾病联系起来，肠道极可能成为这类患者的潜在治疗靶点。

饮食

饮食被认为是影响微生物色氨酸代谢的重要因素。

√多酚、膳食纤维调节肠道菌群及色氨酸代谢

最新研究发现，小米中的多酚化合物奎宁酸通过改善肠道微生物群的组成并增加微生物代谢物吲哚乙酸和犬尿氨酸发挥抗炎作用，为预防阿尔茨海默病（AD）提供了潜在靶点。

膳食纤维可以减少吲哚的产生，同时促进其他有益健康的色氨酸代谢产物的生成。

√富含麦麸的饮食调节色氨酸代谢物的合成和转化

富含麦麸的饮食有效地抑制了色氨酸向犬尿氨酸途径代谢物的转化，同时增加了褪黑激素和微生物分解代谢物，即吲哚-3-丙酸、吲哚-3-乙醛和 5-羟基-吲哚-3-乙酸。

麦麸增加了促进健康的细菌（例如，Akkermansia和Lactobacillus)，它们与色氨酸衍生的吲哚类代谢物显著相关。

富含麦麸的饮食还可有效调节与免疫功能相关的微生物转化和色氨酸合成（即增加 AhR 和 IL-22 的结肠表达），同时改善葡萄糖和脂质稳态，以及增加肠道健康促进菌的丰度。

√碳水化合物：影响色氨酸代谢速率

微生物色氨酸代谢速率可能受肠腔内营养物质（如碳水化合物）可利用性变化的影响。

体外研究显示，从仔猪粪便中分离的一株利用色氨酸的细菌，在可消化碳水化合物（葡萄糖）存在时，主要将色氨酸用于细菌蛋白质合成；而在不可消化碳水化合物（低聚果糖）存在时，则以其为底物产生吲哚。

进一步研究表明，通过添加低聚果糖、抗性淀粉等不可消化碳水化合物，可提高碳水化合物可利用性，促进其代谢并增加短链脂肪酸生成，同时减少色氨酸降解及吲哚类化合物的产生。

这些结果说明，提高碳水化合物可利用性可抑制肠道微生物对色氨酸的降解，进而影响循环色氨酸库。相反，碳水化合物供应增加还能促进肠道血清素（5‑HT）合成，并与胃肠道运动增强相关——这一点已在口服多糖的小鼠实验中得到证实。微生物产生的短链脂肪酸增加也可能参与其中。

√高脂肪饮食：抑制色氨酸向吲哚代谢物的转化

研究表明，高脂饮食会耗尽小鼠盲肠中的微生物代谢产物吲哚乙酸和色胺，提示在高脂状态下微生物色氨酸降解途径减弱。

同时，高脂饮食显著提高小鼠肠道 IDO 活性，促进色氨酸向犬尿氨酸的分解代谢。肠道微环境在高脂暴露下发生改变，抑制了微生物将色氨酸转化为吲哚类代谢物，尤其是吲哚‑3‑丙酸、吲哚‑3‑乳酸和吲哚乙酸盐。这些代谢物是 AhR 激动剂，在免疫调节中具有关键作用。

益生菌

益生菌，如属于乳杆菌属和双歧杆菌属的细菌，对色氨酸代谢产生有益影响。

√益生菌促进血清素合成

一方面，益生菌，如乳杆菌和双歧杆菌中的物种，可以直接将色氨酸转化为血清素。

另一方面，一些益生菌乳杆菌菌株，如干酪乳杆菌，可以通过增加TPH1表达间接促进结肠血清素合成。

√益生菌与犬尿氨酸途径的调节密切相关

与血清素水平升高相一致，大鼠口服约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）无细胞上清液后，血清犬尿氨酸水平及肠道 IDO 活性均下降。连续口服约氏乳杆菌 8 周的人体试验亦观察到血清犬尿氨酸降低，且色氨酸含量呈上升趋势。

此前研究还发现，大鼠补充益生菌婴儿双歧杆菌（Bifidobacterium infantis）可升高色氨酸水平，并降低血循环中犬尿氨酸/色氨酸比值。

上述结果提示，部分乳杆菌和双歧杆菌益生菌可能通过抑制犬尿氨酸途径来调节宿主色氨酸代谢。

慎用抗生素

√抗生素会调节肠道微生物群对色氨酸的代谢

已有研究报道，抗生素所致的微生物变化会影响犬尿氨酸通路：微生物群耗竭可提高小鼠和猪体循环中色氨酸的可用性，并减弱其沿犬尿氨酸通路的代谢。同时，一些研究也发现，抗生素诱导的菌群改变影响猪体内微生物色氨酸降解途径的激活。随着循环色氨酸升高，口服抗生素减少了空肠中色氨酸的可用性，并降低猪大肠中微生物色氨酸脱羧活性，却增加了大肠中吲哚及其衍生物含量。

有趣的是，最新研究发现，将主要作用于大肠菌群的广谱抗生素输注至回肠末端，反而使血循环中色氨酸水平下降，并增强微生物对色氨酸的降解，从而提高大肠吲哚水平。与既往结果相对，这提示肠道微生物群在应对不同抗生素干预时，对色氨酸代谢具有复杂而独特的调节作用。

其他方法

√粪菌移植通过影响肠道菌群调节色氨酸代谢

粪便微生物群移植（FMT）也被证明对受体结肠内菌群的色氨酸代谢具有调节作用，通过设计合成菌群，可以改善肠道微生物群的功能障碍，包括色氨酸代谢。

√纳米技术、增加多糖利用位点

一些能够代谢色氨酸的稀有细菌，如B.thetaiotaomicron，可以通过多个多糖利用位点来增加其丰度。纳米技术是一种在微观层面操纵肠道微生物群相互作用的新方法。该技术在诊断和治疗肠脑轴（GBA）相关疾病方面不断取得进展

还有研究人员设计了一种口服活生物治疗剂，利用乳酸乳球菌（Lactococcus lactis），该治疗剂能增强小肠靶向性并促进外源性乳酸乳球菌的产生，从而实现大脑功能的精确调控。

下表总结了相关疾病患者中益生菌、抗生素及饮食干预等的临床试验，显示这些干预可更有效缓解神经系统疾病相关的胃肠症状。

编辑​

编辑​

doi.org/10.1016/j.jfutfo.2024.09.006.

注：然而，目前尚无确切证据证明这些干预能缓解神经系统问题，难以直接肯定或否定其疗效，因为它们可能对由不同因素导致的神经系统疾病产生不同影响。

结语

肠道微生物群、肠脑轴与色氨酸代谢共同构成了贯穿局部肠道环境与全身神经功能的核心网络。不同菌群通过竞争性利用色氨酸、分泌多种吲哚及其衍生物、调节血清素及犬尿氨酸等关键代谢通路，不仅重塑肠黏膜屏障和局部免疫微环境，也通过迷走神经、循环代谢物和炎症信号将“肠道事件”转译为情绪、认知及行为的改变。可以说，肠道微生物群对色氨酸代谢“走向”的精细调控，是肠脑轴发挥双向调节功能的重要生物学基础。

在此背景下，许多神经精神及肠道相关疾病可被重新理解为“微生物群–色氨酸代谢–肠脑轴”失衡的不同表现：一端是菌群多样性下降、关键代谢菌减少或致病菌增殖，另一端则是色氨酸流向偏移、保护性代谢物不足或神经毒性代谢物累积。

饮食模式变化、抗生素使用、感染、压力等多种因素，都可能通过扰动肠道微生态和色氨酸代谢，推动疾病的发生与进展。这一视角为从源头干预肠道微生物群、重构肠脑轴稳态提供了理论支撑。

未来，围绕这三者间的关系仍有大量问题有待解答。需要进一步解析不同菌群在色氨酸代谢网络中的分工与协同，明确哪些代谢通路、哪些受体信号是真正决定肠脑轴“方向”的关键节点；需要通过严谨设计的临床试验评估饮食干预、益生菌制剂、粪菌移植及新型靶向技术在神经精神结局上的真实获益与适用人群；更需要在此基础上构建以肠道菌群特征和色氨酸代谢谱为核心的分层管理与预测体系，推动从“经验调节微生态”走向“精准重塑肠脑轴”。

随着基础研究与转化医学的不断推进，以肠道微生物群‑肠脑轴‑色氨酸代谢为靶点，有望成为未来干预多类神经及代谢相关疾病的关键突破口。

注：本账号内容仅供学习和交流，不构成任何形式的医疗建议。

主要参考文献

Yuxuan Xia, Chuan Zhang, Leilei Yu, Qingsong Zhang, Arjan Narbad, Wei Chen, Qixiao Zhai, Fengwei Tian,Tryptophan metabolism and the gut-brain axis: focus on specific gut microbial genera,Journal of Future Foods,Volume 6, Issue 5,2026,Pages 740-752,ISSN 2772-5669,https://doi.org/10.1016/j.jfutfo.2024.09.006.

Seo SK, Kwon B. Immune regulation through tryptophan metabolism. Exp Mol Med. 2023 Jul;55(7):1371-1379.

Roager HM, Licht TR. Microbial tryptophan catabolites in health and disease. Nat Commun. 2018 Aug 17;9(1):3294.

Agus A, Planchais J, Sokol H. Gut Microbiota Regulation of Tryptophan Metabolism in Health and Disease. Cell Host Microbe. 2018 Jun 13;23(6):716-724.

Kundi ZM, Lee JC, Pihlajamäki J, Chan CB, Leung KS, So SSY, Nordlund E, Kolehmainen M, El-Nezami H. Dietary Fiber from Oat and Rye Brans Ameliorate Western Diet-Induced Body Weight Gain and Hepatic Inflammation by the Modulation of Short-Chain Fatty Acids, Bile Acids, and Tryptophan Metabolism. Mol Nutr Food Res. 2021 Jan;65(1):e1900580.

Mörkl S, Butler MI, Holl A, Cryan JF, Dinan TG. Probiotics and the Microbiota-Gut-Brain Axis: Focus on Psychiatry. Curr Nutr Rep. 2020 Sep;9(3):171-182. doi: 10.1007/s13668-020-00313-5. Erratum in: Curr Nutr Rep. 2020 Sep;9(3):183.

Yano JM, Yu K, Donaldson GP, Shastri GG, Ann P, Ma L, Nagler CR, Ismagilov RF, Mazmanian SK, Hsiao EY. Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell. 2015 Apr 9;161(2):264-76.

Zhang Y, Fan Q, Hou Y, Zhang X, Yin Z, Cai X, Wei W, Wang J, He D, Wang G, Yuan Y, Hao H, Zheng X. Bacteroides species differentially modulate depression-like behavior via gut-brain metabolic signaling. Brain Behav Immun. 2022 May;102:11-22.