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从“菌”入手,助力睡眠:灵芝、茯苓、酸枣仁等的助眠之道

谷禾健康

失眠是一种常见的睡眠障碍,近 40%的成年人表现出失眠症状,10.8%的成年人患有慢性失眠症。

失眠主要表现为睡眠质量差、入睡困难、睡眠时间不足等,并与认知能力下降焦虑、慢性疲劳、注意力不集中和记忆力减退等身心后果相关。睡眠不足也会增加慢病风险(如心血管疾病、糖尿病和肥胖),形成恶性循环,进一步威胁患者的整体健康状况。

目前的失眠疗法主要包括药物治疗心理治疗。然而,像苯二氮䓬类药物有不良影响,如过度的神经毒性、成瘾性和耐受性。心理疗法,如认知行为疗法,已显示出长期的有效性。然而,由于缺乏训练有素的理疗师和高昂的成本,其可用性有限。

近年来,随着微生物群-肠-脑轴理论的深入发展,研究人员发现了肠道微生物不仅参与消化代谢过程,还能通过多种途径影响脑功能和行为,为失眠的发病机制研究提供了全新的视角。

在这一背景下,中草药及其活性成分作为独特的益生元,展现出巨大的治疗潜力。它们不仅为肠道菌群的活动提供能量,还通过调节肠道菌群改善肠道微环境,从而影响身体的多种生理功能,特别是睡眠调节功能。例如:

  • 茯苓:其多糖和三萜类化合物能调节肠道微生物,增加神经递质,减少炎症,抑制特定信号通路,从而抗焦虑、改善睡眠。
  • 酸枣仁:能恢复肠道菌群平衡,增加有益菌,并调节氨基酸代谢、神经递质释放、炎症因子平衡和HPA轴稳态,从而改善睡眠,尤其对虚证和慢性失眠有效。

本文阐述了肠道菌群如何通过肠道-脑轴的复杂通信网络调节睡眠质量,也介绍了利用中药及其活性成分调节肠道微生物群来改善睡眠质量的潜力,同时探讨了基于肠道菌群的其他针对失眠的干预措施,为失眠治疗开辟了一条融合传统智慧与现代科学的创新路径。

01
失 眠

失眠意味着晚上难以入睡、难以保持睡眠,或两者都有,它是最常见的睡眠障碍之一。

仅数天的失眠发作称为短期(急性)失眠。当持续存在睡眠问题时,通常会被诊断为长期(慢性)失眠

注:慢性失眠有许多不同的定义。一个普遍接受的定义是:每周超过3晚,持续至少3个月,或持续一个月或更长时间的失眠。

急性和慢性失眠都非常普遍。大约每3个成年人中有1个有可能出现失眠症状。

症 状

失眠症状可能包括:

  • 初始入睡困难
  • 夜间醒来难以入睡
  • 过早醒来
  • 白天感到疲倦或嗜睡、精力不足
  • 情绪不稳定,感到烦躁、沮丧或焦虑
  • 难以集中注意力、完成任务或记住事情
  • 出错增多或有更多意外
  • 对睡眠持续感到担忧、紧张、焦虑

哪些人群更容易失眠?

几乎每个人偶尔都会有失眠的夜晚。但下列人群更可能出现失眠的情况:

  • 女性

月经周期和更年期期间激素变化可能起作用。更年期时,夜间盗汗和潮热常常会扰乱睡眠。失眠在怀孕期间也很常见。

  • 超过 60 岁

由于睡眠模式和健康状况的变化,随着年龄的增长,更有可能患有失眠。

可能是什么原因?

慢性失眠通常是由压力、生活事件或破坏睡眠的习惯引起的。慢性失眠的常见原因包括:

  • 压力

工作、学校、健康、金钱或家庭的担忧会使思绪在夜间保持活跃,难以入睡。压力性生活事件,如亲人的去世或疾病、离婚或失业或搬家,也可能导致失眠。

  • 旅行或工作日程

身体的“内部时钟”,即昼夜节律,指导着诸如睡眠-觉醒周期、新陈代谢和体温等。破坏这些节律可能导致失眠。比如跨越多个时区的旅行导致的时差反应、上晚班或早班、频繁轮班或三班倒等都可能引发失眠。

  • 不良的睡眠习惯

包括每天上床睡觉和起床的时间不同、午睡、睡前过于活跃以及睡眠区域不舒服

其他不良的睡眠习惯包括在床上工作、吃饭或看电视。在睡前使用电脑或智能手机、玩电子游戏或看电视可能会破坏睡眠周期。

  • 晚上吃太多

睡前吃点清淡的小零食是可以的。但如果吃太多,可能会在躺下时感到不舒服。很多人还会出现胃灼热的情况。这是指胃酸反流到从口腔到胃的食物管道中。胃灼热可能会让人无法入睡。

  • 心理健康问题

焦虑症,如创伤后应激障碍,可能会扰乱你的睡眠。过早醒来可能是抑郁的迹象。失眠常常与其他心理健康问题同时发生。

  • 药物

许多处方药会影响睡眠,例如某些抗抑郁药和用于治疗哮喘或高血压的药物。许多非处方药,如一些止痛药、过敏和感冒药以及减肥产品,含有咖啡因和其他兴奋剂,这些物质会干扰睡眠。

  • 慢病

与失眠相关的状况包括慢性疼痛、癌症、糖尿病、心脏病、哮喘、胃食管反流病(GERD)、甲状腺功能亢进、帕金森病和阿尔茨海默病。

  • 睡眠相关障碍

睡眠呼吸暂停症会导致在夜间有时停止呼吸,从而扰乱睡眠。不安腿综合征会在你试图入睡时引起强烈的、不适的移动双腿的欲望,这可能无法入睡难以再次入睡。

  • 咖啡因、尼古丁和酒精

咖啡、茶、可乐和其他含有咖啡因的饮料让人兴奋。在下午或晚上饮用会难以入睡。烟草产品中的尼古丁是另一种会破坏睡眠的兴奋剂。酒精可能会让你入睡,但它会阻止更深睡眠阶段,在半夜醒来。

  • 肠道菌群

肠道菌群可以通过肠-脑轴直接或间接地参与调节大脑的睡眠功能。肠道菌群的失调,通过减少肠道屏障完整性和短链脂肪酸含量以及增加触发炎症反应的炎症介质等机制,影响宿主的睡眠行为。详见下一章节。

02
失眠患者肠道菌群的特征

失眠会影响肠道菌群的丰富度和多样性

与正常组相比,睡眠缺乏小鼠的Akkermansia muciniphila拟杆菌和粪杆菌(Faecalibacterium)丰度显著降低,气单胞菌(Aeromonas)丰度显著增加

临床研究中的失眠或其他睡眠障碍菌群特征

与对照组相比,失眠患者Collinsella、Adlercreutzia、Clostridiales、Pediococcus、Erysipeltrichaceae、拟杆菌属、葡萄球菌属、CarnobacteriumOdoribacter、假单胞菌属、长双歧杆菌属、Phascolarctobacterium的丰度存在显著差异。

同样,阻塞性睡眠呼吸暂停患者在下列菌群丰度存在显著差异:乳杆菌属、瘤胃球菌科、 变形杆菌科、梭菌科(Clostridiaceae)、 颤螺菌科(Oscillospiraceae)、 克雷伯氏菌(Klebsiella)、脱硫弧菌科(Desulfovibrionaceae)、脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)、普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)。

无论是与炎症相关的菌株的改变,如变形杆菌科、梭菌科、Oscillospiraceae、克雷伯氏菌,还是与肠道屏障完整性相关的菌株,如脱硫弧菌科、脆弱拟杆菌、F. prausnitzii,这些变化都与睡眠质量相关的参数显著相关

失眠不仅会降低肠道的抗氧化能力、抗炎细胞因子水平、粘蛋白2(MUC2)和紧密连接蛋白表达,还会增加促炎细胞因子的水平,导致肠道黏膜损伤和屏障通透性增加

实验证据:睡眠剥夺通过肠道菌群影响大脑功能

当睡眠剥夺动物的肠道微生物群移植到正常小鼠体内时,供体动物的肠道菌群发生了变化,导致脂多糖(LPS)和气单胞菌水平升高,丁酸盐和Lachnospiraceae_NK4A136水平降低,海马小胶质细胞活化和神经元死亡增加

然而,用植物乳杆菌124或A.muciniphila预处理可以恢复被破坏的肠道微生物群,减少肠道中的氧化应激、炎症和屏障损伤,增加乙酸和丁酸水平,并防止LPS刺激的小胶质细胞-神经元共培养中的突触损失。

因此,肠道微生物群的破坏通过降低肠道屏障完整性和短链脂肪酸含量,增加引发炎症反应的炎症介质等机制,影响宿主的睡眠行为。

下面章节我们就来详细看一下肠道菌群参与失眠症调节的相关机制。

03
肠道菌群参与失眠症调节的机制

下丘脑-垂体-肾上腺轴

失眠激活并导致HPA轴功能障碍。微生物可能通过神经信号传导、短链脂肪酸、表观遗传学、肠道屏障完整性或血脑屏障(BBB)通透性影响HPA轴活性。因此,失眠引起的肠道微生物群失调可能与HPA轴的激活有关。

HPA轴的破坏与致病菌(包括肠杆菌科、链球菌科、韦荣球菌科)的增加和有益细菌(包括双歧杆菌和毛螺菌科)的减少有关。

某些特定的肠道微生物群可以抑制HPA轴的激活,并介导相关的脑功能。大肠杆菌(Escherichia coli)和粪肠球菌(Enterococcus faecalis)可以降低小鼠血清中的皮质醇水平,从而缓解压力和抑郁焦虑行为。

分析表明,粪便中的‌羟甲睾酮Oxymesterone)可以介导皮质醇对副拟杆菌属(Parabacteroides)的负面影响,而3-(2,4-环戊二烯-1-基)-5α-雄甾烷-17β-醇可以介导皮质类固醇对气球菌(Aerococcus)的负面影响;洛伐他汀酸(Mevinolinic acid)还可以介导气球菌对皮质醇的负面影响。这表明肠道微生物群和HPA轴之间的信号传导是双向的。

doi: 10.3389/fphar.2025.1572007

微生物内分泌产物和代谢物

★ 褪 黑 素

什么是褪黑素?

褪黑素(Melatonin,MT)又称为”暗激素”,因为它主要在黑暗环境中分泌,是我们身体内重要的睡眠调节激素。夜幕降临,褪黑素水平开始上升,告诉我们的身体该睡觉了;当太阳升起时,它的分泌减少,帮助我们保持清醒。可以说,褪黑素就像是身体内部的生物钟管家,维持着我们正常的睡眠-觉醒周期。

色氨酸的”三岔路口”

要理解肠道微生物与褪黑素的关系,我们首先需要了解一个关键的氨基酸——色氨酸(Trp)。色氨酸是合成褪黑素的重要原料,但在正常情况下,人体内仅有不到5%的色氨酸用于合成血清素(5-HT)和褪黑素,而高达95%都通过肝脏中的犬尿氨酸(Kyn)途径进行代谢。

这就像是一个”三岔路口”:

  • 主干道(95%):色氨酸 → 犬尿氨酸途径 → 其他代谢产物
  • 小径(<5%):色氨酸 → 血清素 → 褪黑素

压力→肠道菌群失调→褪黑素下降

长期压力会破坏肠道菌群平衡,导致失调,失调的微生物刺激犬尿氨酸通路过度活跃本应用于合成褪黑素的色氨酸被大量转移到犬尿氨酸途径,最终导致循环中的褪黑素水平下降,影响睡眠质量。

有益菌的助眠作用

令人惊喜的是,肠道中的某些微生物也能够主动促进其合成。研究发现,罗伊氏乳杆菌大肠杆菌这两种微生物激活TLR2/4/MyD88/NF-κB信号通路,促进关键酶AANAT(芳烷基胺N-乙酰基转移酶)的表达,推动褪黑素的合成

微生物代谢产物的协同效应

除了直接合成,肠道微生物的代谢产物——短链脂肪酸(SCFA)也发挥着重要作用:

  • 提升血清素水平:为褪黑素合成提供更多原料
  • 激活转录因子:促进p-CREB磷酸化,进一步调控AANAT转录
  • 形成正向循环:更多AANAT意味着更多褪黑素合成

外源性褪黑素补充

不仅能直接改善睡眠,还能帮助生物钟恢复正常运转,改善肠道菌群的组成和功能,增加短链脂肪酸水平,改善肠脑交流,优化肠道与大脑之间的信息传递。

研究表明,褪黑素补充能够通过多个途径改善睡眠剥夺引起的认知障碍:

  • 减少海马区炎症和神经元凋亡
  • 菌群优化:增加有益菌的丰度,如Lachnospiraceae_NK4A136
  • 提高丁酸盐水平,降低有害菌气单胞菌、降低LPS
  • 优化TLR4/NF-κB和MCT1/HDAC3信号通路,改善失眠引起的认知障碍

最后,这些在肠道中产生的褪黑素分子会通过血液循环系统到大脑,与大脑中的MT1或MT2受体结合,最终调节我们的睡眠行为。这就形成了一个完整的”肠道-血液-大脑“调节环路。

★  γ- 氨 基 丁 酸

什么是GABA?为什么它能帮助睡眠?

γ-氨基丁酸(GABA)是一种众所周知的促进睡眠的氨基酸,是一种天然的抑制性神经递质。当我们感到焦虑、紧张或难以入睡时,GABA帮助我们的神经系统冷静下来,促进放松和睡眠。

简单来说,GABA的作用就像给过度活跃的神经系统踩了一脚”刹车“,让我们从兴奋状态转向平静状态,为优质睡眠创造条件。

肠道:GABA的”第二生产基地”

许多人以为GABA只能在大脑中产生,但实际上,我们的肠道也是一个重要的GABA生产基地。在肠黏膜中,存在着一系列特殊的细胞——肠神经内分泌细胞(如STC-1和STC-2),它们就像是内置的”GABA工厂“,它们可以表达GABAA受体及其受体亚型(α1、α3、α5、β1、β3、δ)的mRNA。

除了胃肠神经内分泌细胞合成、储存和分泌GABA的能力外,肠道微生物群的某些成员也可以产生GABA。

乳酸菌和双歧杆菌是GABA产生的关键成员

  • 在肠道粘液层定植的 双歧杆菌 :具有将谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)和琥珀酸转化为GABA的酶机制。
  • 乳杆菌 :多个菌株都具备GABA合成能力

– Limosilactobacillus fermentum L18

高效分泌GABA的专业户,通过增加连接蛋白的浓度和有益肠道细菌的丰度来增强肠道屏障

– 鼠李糖乳杆菌GG

除了保护肠道屏障外,还可以通过调节肠脑轴来提高海马和杏仁核中的脑源性神经营养因子(BDNF)和GABA受体水平。

– 短乳杆菌

通过发酵产生高剂量GABA,可以提高肠道中有益细菌的相对丰度和SCFA的水平,进而可以上调GABA能和5-羟色胺能神经递质的mRNA和蛋白质表达水平。这将导致θ和δ波以及非快速眼动(NREM)睡眠的显著增加

GABA如何在肠道中发挥多重功效?

– 维护肠道屏障:构建健康防线

刺激Ca²⁺信号传导;增加MUC2释放,强化肠道黏膜屏障;促进肠道干细胞增殖,维持肠道健康。

– 调节肠脑轴:远程遥控大脑

增加海马和杏仁核中的BDNF水平,促进神经元健康;上调大脑中GABA受体水平,增强镇静效果;拟杆菌丰度与GABA受体蛋白表达呈正相关

GABA很难穿过血脑屏障直接作用于中枢神经系统,那么肠道产生的GABA是如何影响大脑和睡眠的呢?

肠神经系统:另辟蹊径的”高速公路”

有研究人员认为,肠道内分泌细胞中存在大量GABA受体,通过肠神经系统这个”第二大脑”发挥作用,不需要直接穿过血脑屏障,而是通过肠-脑轴的复杂网络影响大脑功能。

★  血 清 素

什么是血清素?

血清素(5-羟色胺,5-HT),有时候被称为”快乐激素”,因为它不仅能让我们感到愉悦和放松,还是调节睡眠-觉醒周期的重要神经递质。当血清素水平充足时,我们更容易感到心情平静、思维清晰,也更容易获得优质的睡眠

作为肠脑轴中的关键神经递质血清素(5-HT,血清素)是肠道微生物群和大脑之间进行交流的重要介质,将肠道的信息准确传递给大脑,告诉大脑什么时候工作,什么时候该休息了。

肠道:血清素的主要生产基地

体内约95%的血清素来源于肠道,而大脑反而只是小作坊。

一般生产路径:

  • 色氨酸(Trp)作为基础原料
  • 加工:通过色氨酸羟化酶(TPH1在肠嗜铬细胞中,TPH2在神经元细胞中)转化为5-羟色氨酸(5-HTP)
  • 最终产物:通过芳香族L-氨基酸脱羧酶(AADC)转化为血清素

非经典调控途径:

  • 当接收到IL-33信号时,钙离子(Ca²⁺)内流可以直接刺激肠嗜铬细胞快速分泌血清素。

肠道菌群如何助力血清素的生产?

肠道菌群代谢产生短链脂肪酸,短链脂肪酸通过调节血清素转运体(SERT);调节5-HT受体的敏感性;抑制色氨酸转化为犬尿氨酸,确保更多原料用于血清素合成来促进合成

肠道菌群多样性影响血清素

肠道微生物群的多样性会影响5-HT水平,进而影响人体的睡眠模式补充色氨酸和血清素已被证明可以改善肠道微生物群的多样性,增加肠道中短链脂肪酸的量,提高血清素的血液水平,所有这些都可以改善老年人和新生儿的睡眠质量。

血清素代谢失衡与睡眠障碍的病理关联

在用抗生素耗尽微生物群后,5-HT的表达水平降低,导致REM睡眠的发作频率增加,NREM和REM睡眠之间的频繁转换,最终对睡眠产生负面影响

如何通过调节血清素改善睡眠?

例如,灵芝可以调节肠道微生物群和5-羟色胺相关途径,增加5-羟色胺和GABA的血清水平,同时降低HPA轴激素水平,有效缓解焦虑小鼠的失眠行为。显然,微生物群可以通过影响肠道中5-羟色胺的合成和释放来调节大脑中的睡眠行为。

影响睡眠的微生物群-肠道-大脑轴交流模式

Sen P, et al.,Trends Mol Med. 2021

★  短 链 脂 肪 酸

短链脂肪酸(SCFA)是肠道细菌通过发酵我们吃下去的膳食纤维产生的主要代谢产物,被认为是神经调节物质,对肠道微生物群控制睡眠至关重要。通过免疫、神经、内分泌途径,微生物群与大脑睡眠过程形成密切联系;“肠-脑轴”是两者之间的纽带,SCFA起着信使的作用。

失眠会减少产短链脂肪酸的菌的数量

产短链脂肪的菌如粪杆菌(Faecalibacterium)、Roseburia、Ruminococacaceae,这反过来又降低了肠道中SCFA的数量,而SCFA的缺乏又会进一步影响睡眠质量,形成一个难以打破的恶性循环。

肠道短链脂肪酸水平升高可提高睡眠质量

相关研究表明,短链脂肪酸水平的升高可以通过穿越血脑屏障和调节大脑中血清素和多巴胺(DA)的产生来影响大脑发育。

短链脂肪酸不仅能直达大脑,在肠道局部也发挥着重要的睡眠调节作用。

增强睡眠相关物质:

  • 提升血清素水平:增加肠道中5-HT的含量
  • 促进褪黑素产生:提高肠道中MT的水平

调节压力系统:

  • 抑制HPA轴:降低下丘脑-垂体-肾上腺轴激素水平,减少压力对睡眠的干扰

调节免疫功能

  • SCFA影响肠道中ILC3、T细胞和B细胞,这有助于控制肠道屏障的免疫平衡。
  • SCFA能够减弱小胶质细胞中促炎细胞因子的表达,有效对抗与年龄相关的微生物组失调,这对老年人的睡眠质量尤为重要。
  • 保护神经系统:激活结肠NLRP6炎性小体,改善对肠上皮屏障的损伤,减少海马中的神经炎症和神经元损失。神经系统和大脑中的某些免疫信号分子可以相互作用以帮助调节睡眠。

SCFA调节HPA轴:缓解压力促进睡眠

通过显著增加SCFA含量,可以带来一系列积极变化:

  • 修复下丘脑和海马中的紧密连接基因(OCLN和TJP2)
  • 调节激素受体:优化促肾上腺皮质激素释放激素受体(CRF1和CRF2)的表达,从而缓解睡眠剥夺引起的抑郁和焦虑。

短双歧杆菌207-1可以通过显著增加SCFA和GABA水平,整体抑制HPA轴相关激素来改善睡眠质量。

不同SCFA的作用

乙酸盐、丁酸盐、戊酸盐与HPA轴相关激素水平呈负相关;丙酸盐显示出相反的模式。

因此,微生物群产生的SCFA可以通过改善肠道屏障肠道免疫环境来影响神经系统。它们通过增加肠道中SCFA的多样性和水平、刺激睡眠相关细胞因子的分泌抑制炎症反应等机制,改善失眠

★  多 巴 胺

多巴胺(DA)被称为大脑中的”奖励分子”和”动力激素”,但在睡眠调节中,它是”人间清醒”。作为一种促进警觉性的强效神经递质,多巴胺对于控制我们的睡眠-觉醒周期至关重要。

当多巴胺水平充足时,我们会感到精神饱满、注意力集中、反应敏捷;而当多巴胺不足时,我们可能会感到昏昏欲睡、缺乏动力、思维迟钝。

多巴胺:肠道保护功能

多巴胺在肠道中并不仅仅是一个”过客”,它还承担着重要的肠道保护功能:

通过D5受体的作用

  • 刺激黏液分泌:促进远端结肠黏液的分泌,为肠道提供润滑保护

通过D2受体的作用

  • 通过D2受体和Ca2+依赖途径依赖途径增强胃肠碳酸氢盐的分泌,从而加强胃肠道中的胃肠屏障和防御机制。

肠道菌群失调:多巴胺代谢的破坏者

肠道菌群可以影响多巴胺的水平,相关研究表明,肠道菌群失调导致多巴胺代谢紊乱(以高香草酸减少为特征),从而影响大脑的清醒和认知功能。

注:高香草酸是多巴胺代谢的重要产物,它的减少就像是”多巴胺工厂”生产效率下降的信号。

补充益生菌可以有效逆转这些紊乱

补充益生菌已被证明可以恢复Blautia、Dialister、F.prausnitzii、Ruminococcus、拟杆菌属,这些菌群与高香草酸水平呈显著正相关。这意味着它们能够有效修复多巴胺代谢通路,恢复正常的觉醒调节功能。

两种特别的”多巴胺生产专家”

‌粪肠球菌(Enterococcus faecalis)屎肠球菌(Enterococcus faecium) 具有酪氨酸羟化酶和多巴脱羧酶活性,使其能够将酪氨酸转化为L-dopa(多巴胺的前体)。进一步的研究表明,粪肠球菌和屎肠球菌的移植增加了PGF小鼠肠道内多巴/多巴胺的合成,促进了多巴/多巴胺从肠道进入血液,从而提高了大脑中的多巴胺水平。

这表明,调节肠道微生物群中苯丙氨酸酪氨酸多巴多巴胺的生物合成途径可能会改善脑功能

短链脂肪酸的协同作用

研究表明,肠道微生物群代谢产生的短链脂肪酸可以直接穿透血脑屏障,控制5-羟色胺和多巴胺的合成,进而影响大脑发育。因此,肠道细菌可以通过多种途径调节大脑的多巴胺能系统,从而影响大脑的唤醒能力和功能。

微生物群-迷走神经通路

迷走神经就像是连接肠道和大脑之间的一条专线电话,肠壁中富含迷走神经纤维,这些神经纤维就像是密布在肠道中的信号接收器,能够从肠道接收各种信号并将其精确地传递到大脑。可以说,迷走神经是肠道微生物群影响大脑功能、调节睡眠的重要通路之一。

肠道微生物如何启动迷走神经?

  • 肠道微生物群对色氨酸(Trp)进行代谢处理
  • 代谢产物触发肠内分泌细胞(EECs)的Trpa1信号传导
  • 肠内分泌细胞的信号,进而触发肠道的迷走神经系统

通过这条”迷走神经专线”,肠道细菌能够:

  • 改变大脑的GABA受体表达水平
  • 减轻焦虑症状:让过度紧张的神经系统得到缓解
  • 改善抑郁症状:提升整体的情绪状态

粪菌移植和罗伊氏乳杆菌

粪菌移植可以触发肠道的迷走神经系统,从而导致脑干和海马体的5-HT和DA神经传递途径的长期改变

通过迷走神经依赖机制,罗伊氏乳杆菌还可以改变催产素和多巴胺能信号在腹侧被盖区(VTA)的传递方式。值得注意的是,海马体和VTA中的多巴胺能回路在维持睡眠-觉醒相关行为方面都起着至关重要的作用。

证据:迷走神经切断实验

为了证实迷走神经参与肠道和大脑之间的信息传递,研究人员进行了一个实验:膈下迷走神经切断术。就像是切断电话线,看看肠道和大脑之间的通讯是否会中断。

治疗效果消失:

  • 迷走神经切断后,选择性5-HT再摄取抑制剂的治疗作用完全消失,证明了迷走神经在抗抑郁治疗中的必要性
  • 显著降低了肠黏膜中对5-HT3受体表现出免疫反应性的神经纤维的活性,说明迷走神经确实是5-HT信号传递的重要通路。

注:选择性5-HT再摄取抑制剂是一类通过抑制突触前膜5-HT再摄取、增强突触间隙5-HT浓度的抗抑郁药物。

信号传递的机制

当肠道内的5-HT与迷走神经纤维上密集分布的5-HT受体结合时,迷走神经被激活。然后,神经元通过特定的投射对5-HT信号做出反应并进行分类,然后将其传递到大脑

迷走神经刺激:治疗睡眠障碍的新策略

研究表明,迷走神经刺激可通过降低外周血和海马中IL-1β和IL-6的水平,以及防止星形胶质细胞和小胶质细胞激活,从而改善由睡眠剥夺引起的抑郁样行为

微生物-免疫炎症通路

免疫炎症通路就像是身体内部的警报系统,当有危险信号出现时,它会迅速启动防御机制。在肠道微生物调节睡眠的过程中,它也扮演着至关重要的角色。这套系统运行正常时,我们能享受优质睡眠;而当系统失调时,就可能出现失眠、睡眠质量下降等问题。

微生物通过免疫炎症途径与大脑的睡眠调节功能建立复杂的相互作用。简单来说,肠道微生物可以通过调节免疫系统的炎症反应间接影响大脑的睡眠中枢,就像是通过免疫语言与大脑进行对话。

睡眠剥夺:引发免疫炎症风暴的导火索

睡眠剥夺破坏肠道屏障血脑屏障通透性,增加NLRP3水平,并激活肠道中的TLR4/NF-κB信号通路,导致炎症信号传递到大脑,从而加剧大脑中的神经炎症和小胶质细胞激活。

恢复被破坏的肠道微生物群可以缓解肠道氧化应激、炎症反应和屏障损伤,从而改善睡眠质量。

肠道微生物代谢物:TMAO的双面性

某些肠道微生物可以通过其代谢产物介导宿主的炎症反应来调节大脑的睡眠功能。例如,三甲胺N-氧化物(TMAO)是肠道微生物群的代谢产物,可以通过调节膜联蛋白A1信号传导来增强血脑屏障的完整性,保护大脑免受炎症损伤,还可以通过NF-κB信号通路促进NLRP3激活来影响睡眠

特定菌群与炎症因子

睡眠剥夺会引发肠道微生物群失调,导致炎症因子如IL-1β、IL-6、TNF-α的表达失衡

相关分析表明,IL-1βTNF-α与肠道中的Ruminococcus_1Ruminococcoccus e_UCG-005正相关

– NLRP3炎症体:睡眠调节的关键开关

NLRP3是参与IL-1β调控睡眠的关键介质之一。NLRP3的组装可以激活caspase-1,激活的caspase-1随后将pro-IL-1β切割成成熟的IL-1β,然后调节中枢神经系统对生理睡眠的控制。

TNF-α和IL-1β受体通过配体激活介导NF-κB转录,触发参与睡眠调节和影响睡眠的炎症相关分子的转录。

这个指挥系统一旦启动,就会产生级联放大效应,小小的炎症信号最终可能对睡眠产生显著影响。

尽管睡眠剥夺对血脑屏障的影响在某种程度上是可逆的,但修复过程并不简单,即使在恢复正常睡眠模式后,恢复正常的血脑屏障功能仍然是一个漫长的过程。

这些发现为失眠的免疫治疗提供了新的思路,通过调节肠道微生物群来优化免疫炎症反应,进而改善睡眠质量。

04
中草药及其活性成分通过调节肠道菌群改善睡眠质量

源自中草药的药用食品及其生物活性化合物是独特的“益生元”,具有以下优点:副作用小、安全性高、提高患者依从性、适合长期食用。这些特性突显了这些草药在营养和治疗应用中的双重价值。此外,它们具有调节肠道微生物群稳定性的潜力,为通过调节肠道微生物组预防和治疗失眠提供了新的视角。

酸 枣 仁

酸枣仁(Ziziphi spinosae semen,SZR)是指鼠李科植物枣属种类中,中国枣(Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa (Bunge) Hu ex H. F. Chou)的干燥成熟种子。

酸枣仁以其酸甜口味和中性特性为特征,靶向肝、胆囊、心经。它以“滋阴养心、补血养肝、安神安神”的功效而闻名,对治疗虚证慢性失眠特别有效。正是因为其卓越的安神助眠功效,酸枣仁被誉为”东方睡眠果实“,在临床上广泛用于治疗失眠

注:从历史角度看,酸枣仁在中医中一直受到高度重视,无论是作为单一草药还是复方制剂,都展现出了令人瞩目的疗效。

酸枣仁的”睡眠密码”:三大活性成分

皂苷、黄酮、生物碱是酸枣仁镇静和催眠作用的主要活性成分。先前的研究表明,酸枣仁可以调节氨基酸代谢、神经递质释放、炎症因子平衡和HPA轴稳态等生理过程,从而调节神经活动,实现神经系统的平衡,改善睡眠

最近的研究表明,酸枣仁可以恢复失眠引起的肠道菌群失衡增加大鼠体内有益菌的相对丰度,如乳杆菌、双歧杆菌、乳球菌、真杆菌,同时减少普雷沃氏菌的相对丰度。

菌群代谢产物——短链脂肪酸(SCFA)

梭菌和乳杆菌丰度的增加导致其代谢产物丁酸盐含量的增加,这进一步影响了体内的氨基酸代谢途径,从而显著恢复了患有睡眠-觉醒节律紊乱的小鼠的睡眠-觉醒节奏。

SCFA可以间接调节肠道和大脑中的5-HT水平。

研究表明,通过酸枣仁的微生物代谢增加的SCFA,可以调节结肠中TLR4/NF-κB/NLRP3相关信号通路中代表性因子的表达,从而调节微生物群-肠-脑轴,改善小鼠的失眠和抑郁行为。

注: TLR4:控制肠道免疫系统的”警报器”;NF-κB:调节炎症反应的”总开关”;NLRP3:影响炎症体的活化程度。

酸枣仁调节肠道菌群,而不是直接作用于大脑

显然,酸枣仁可以通过微生物群神经通路和微生物群免疫通路调节微生物群肠脑轴,从而实现对生物体睡眠行为的控制。这可能解释了酸枣仁的活性成分不能穿过血脑屏障,但仍然能改善睡眠质量

卷 丹 百 合

在中医传统中,百合类植物一直被认为具有”润肺止咳、清心安神“的功效,而现代科学研究正在揭示其改善睡眠的深层机制。

卷丹百合(LB)可以通过降低血清中HPA轴激素的水平、增加5-HT和MT的水平、降低下丘脑中去甲肾上腺素(NE)的水平以及上调GABAA受体和5-HT1A受体的表达,来改善大鼠的下丘脑病理并缓解失眠行为。

肠道菌群调节:失眠改善的核心机制

卷丹百合调节肠道菌群的方式可能直接关系到它缓解失眠的效果。除了逆转失眠对肠道微生物群的多样性、丰度和粪便代谢表型的不利影响外,卷丹百合还控制花生四烯酸色氨酸的代谢,从而降低与心理健康问题相关的化学物质犬尿氨酸的表达水平。

卷丹百合显著调节肠道内乳杆菌、埃希氏菌、Porphyromonadaceae的相对丰度,并积极调节下丘脑中的5-羟基-L-色氨酸,后者参与5-HT的代谢。通过卷丹百合干预,最重要和最基本的途径被认为是5-羟色胺能系统花生四烯酸代谢途径

复方协同:卷丹百合与地黄汤的联合

卷丹百合和地黄汤(LBRD)可以通过纠正肠道微生物群失调避免肠道屏障受损或血脑屏障泄漏引起的炎症,来减轻与抑郁行为相关的神经元损伤。根据粪便微生物群移植和肠道微生物群组成研究,通过肠道-脑轴,乳杆菌、双歧杆菌、乳球菌(Lactococcus)被证明是地黄汤抗抑郁作用的重要因素。

灵 芝

灵芝的镇静作用与肠道菌群密切相关

灵芝与罗伊氏乳杆菌发酵时,它可以增加血清中5-HT和GABA的水平,降低HPA轴激素的水平,有效缓解焦虑小鼠的失眠症状。

灵芝的乙醇提取物也对微生物组的结构产生了显著影响。

  • 门水平,它增加了拟杆菌和放线菌的丰度;
  • 属水平,它增加了双歧杆菌的丰度,同时降低了乳杆菌和克雷伯氏菌的丰度。

下丘脑的5-HT浓度与双歧杆菌和动物双歧杆菌正相关,这不仅提高了那里的5-HT水平,还增加了包括Tph2、Iptr3、Gng13在内的重要转录因子的产生。在用抗生素耗尽肠道微生物群后,灵芝乙醇提取物的促进睡眠作用以及与睡眠行为相关的粪便代谢物的变化完全消失。这表明肠道微生物群在灵芝的促睡眠作用中起着不可或缺的作用。

多糖成分的免疫调节与神经保护作用

来自灵芝的多糖已被证明可以提高小鼠大脑中的GABA和5-HT水平,并通过延长NREMS期间的δ波来提高其睡眠质量。

此外,灵芝多糖及其水解产物,即灵芝肽,通过各种途径表现出免疫调节活性。具体而言,灵芝多糖不仅降低了肠道中的F/B比值,而且显著上调了回肠中NF-κBp65、IL-2、IL-4的表达水平;它们还显著增强BDNF的表达,抑制促炎细胞因子的表达,并抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的激活,从而发挥抗抑郁作用。

灵芝肽参与关键途径,如叶酸循环、脂肪酸的生物合成和代谢以及cAMP代谢。灵芝多糖在调节肠道微生物群稳态和提供神经保护方面具有巨大潜力。

茯 苓

茯苓(P.cocos)自古以来就被誉为”四时神药”,茯苓性平味甘,具有健脾利湿、宁心安神的功效,是古代人治疗失眠的首选核心药物之一,

传统核心药物的现代机制:多糖和三萜

茯苓含有多糖三萜类化合物,是其镇静和诱导宁静的主要活性成分。研究表明,茯苓中的酸性多糖可以通过干预肠道微生物群和调节相关途径发挥镇静作用。

这些多糖不仅增加了肠道微生物群的丰度,如厚壁菌门、杆菌门、乳杆菌门Fusicatenibacter、Prevotellaceae_UCG-001;它们还上调下丘脑中关键神经递质5-HT、DA、NE、GABA的水平,增加神经元细胞的数量,同时降低炎症因子的表达水平。

此外,来自茯苓的水提取物和水溶性多糖可以通过改善肠道微生物群失衡、缓解代谢紊乱、调节肠道神经肽和神经递质水平以及抑制TNF-α/NF-κB信号通路来有效预防焦虑的发作。

增加短链脂肪酸、促进色氨酸代谢

茯苓多糖可以通过增加肠道中的短链脂肪酸水平和促进色氨酸代谢来增强肠道屏障。它们不仅通过增加吲哚乳酸盐和吲哚-3-醛的水平来促进色氨酸代谢;还通过增加肠道中短链脂肪酸的水平、调节IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、TGF-β、IFN-γ等关键免疫因子的表达,激活Wnt/β-Catenin信号通路来维持肠道屏障的完整性和功能。

色氨酸和短链脂肪酸的水平以及肠道屏障的健康稳态与肠道微生物群密切相关,对改善睡眠质量有重大影响。

人 参

人参被誉为”百草之王”,是中药中最珍贵的滋补品之一。作为五加科植物,人参含有丰富的活性成分,具有补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津养血、安神益智等功效。现代研究发现,人参不仅能直接作用于大脑,还能通过调节肠道微生物群来改善睡眠质量

多重活性成分的协同作用:跨越血脑屏障

人参中发现的肽、多糖、皂苷具有穿过血脑屏障并调节神经内分泌平衡和大脑代谢环境的能力。人参多糖通过增强肠道吸收和影响肠道微生物代谢来增强人参皂苷Rb1和微生物代谢产物的暴露。Rb1通过调节瑞士乳杆菌丰度和GABAA受体表达发挥神经保护作用。

人参皂苷Rg1(Rg1)对神经系统具有潜在的健康促进作用。Rg1可以改善吗啡诱导的肠道微生物群失调(特别是拟杆菌),抑制肠道微生物群衍生的色氨酸代谢,调节异常升高的血清素、5-羟色胺受体1B和5-羟色胺受体2A水平,使其回归正常范围。

人参皂苷的多途径神经保护机制

人参皂苷Rg可能影响肠道微生物群,并通过多种不同途径提供神经保护。

Rg1可以通过调节5-HT神经递质系统、阻止肠道微生物群产生的色氨酸代谢和改善肠道微生物群失调(特别是拟杆菌)来防止小鼠产生吗啡依赖。

Rg5不仅可以纠正不平衡的肠道微生物群,恢复肠道屏障的功能,还可以通过控制脂肪和葡萄糖的代谢,提高GABA/Glu比值,上调GABAA、GABAB和5-HT受体1A的表达,改变时钟相关蛋白质的节律特征,改善睡眠质量,进而影响GABA5-HT神经递质系统

复方协同与代谢循环优化

人参和酸枣仁的联合使用,可以改善肠道微生物群的结构,促进Glu/GBA-Gln代谢循环的正常运作,增加海马中GABA的合成和释放,从而显著改善失眠大鼠的睡眠状态。这表明人参可以通过多种途径干预肠道微生物群并调节大脑睡眠功能。

doi: 10.3389/fphar.2025.1572007

天 麻

天麻(G.Blume)是兰科植物天麻的干燥块茎,素有”定风草”之称,是著名的息风止痉、平抑肝阳的中药材。

天麻素的多重神经保护机制:从炎症调控到信号通路调节

从天麻中提取和分离天麻素(GAS)已被证明对中枢神经系统疾病有显著影响,包括但不限于失眠、焦虑、抑郁、认知障碍、缺血性中风

天麻素通过控制IL-6、IL-1β等炎性因子的表达、B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)蛋白的活性以及p-ERK与ERK的比值,不仅改善了失眠小鼠的睡眠质量,而且通过调节TLR4/NF-κB和Wnt/β-catenin信号通路,改善了快速眼动睡眠剥夺引起的睡眠障碍。因此,天麻素在提高睡眠质量方面具有很大的潜力。

肠道微生物群调节

已经进行的研究表明,天麻素可以通过调节微生物群-肠-脑轴来抑制神经元凋亡,从而改善阿尔茨海默病小鼠的认知障碍和神经变性

在抑郁的小鼠中,天麻的水提取物可以通过促进潜在有益菌Alloprevotella、双歧杆菌、Defluviitaleaceae UCG-011、Akkermansia、Parabifidobacter)和粪便SCFA水平的增和平衡,使结肠中5-羟吲哚乙酸5-HT的比例正常化,并降低犬尿氨酸与色氨酸的比例来重塑肠道微生物组结构。抗生素混合物的给药部分消除了天麻素对阿尔茨海默小鼠的神经保护作用。

天麻及其活性成分对大脑功能的影响是显而易见的,因为它们部分针对微生物群-肠道-大脑轴。然而,支持天麻素可以通过这种微生物群-肠-脑轴调节大脑睡眠功能这一观点的确凿实验证据仍有待观察。需进一步研究来确定天麻素通过改变肠道微生物群来改善睡眠质量的确切过程,以便更谨慎地开发和使用天麻。

蒙 古 黄 芪

蒙古黄芪是豆科植物蒙古黄芪的干燥根,被誉为”补气圣药”,在中医药学中具有重要地位。黄芪性温味甘,具有补气固表、托毒排脓、利水消肿的功效,是临床上最常用的补气药之一。

现代研究发现,蒙古黄芪富含黄酮类化合物、多糖、皂苷,通过控制肠道微生物群的组成、代谢和活性,有助于保持肠道微环境的稳定。

黄芪多糖的免疫调节机制:特异性菌群调控的双向作用

研究发现,不同浓度的黄芪多糖(APS)对睡眠剥夺小鼠的脾脏和身体损伤具有缓解和保护作用。

进一步的研究表明,黄芪多糖可以通过调节与炎症和免疫反应短链脂肪酸合成和TLR4/NF-κB通路有关的某些微生物来改善免疫功能障碍。

例如,黄芪多糖可以改善免疫功能低下的小鼠和大鼠的免疫功能,这是由于减少Pseudoflavonifractor、Oscillibacter、Tyzzerealla、Paraprevotella、Lachnoclostridium的丰度,并增加了乳杆菌、双歧杆菌、Roseburia、脱硫原体、Paracoccus、副拟杆菌、Clostridium XIVb、Butyricicoccus的丰度。

然而,在肠道微生物群减少的免疫功能低下小鼠中,黄芪多糖并没有改善免疫功能。

肠脑轴的积极调控:从代谢产物到神经递质的全面优化

为了积极控制肠-脑轴,黄芪多糖不仅增加了肠道中乳杆菌芽孢杆菌的相对丰度,还增加了粪便中短链脂肪酸GABA的含量,提高了虾的免疫力。

此外,黄芪多糖可以显著减轻与年龄相关的肠道屏障破坏、胃肠酸碱平衡丧失、肠道长度缩短、肠道干细胞过度增殖以及衰老后的睡眠障碍

因此,肠道微生物群不仅积极帮助身体吸收黄芪多糖,而且通过提高肠道SCFA水平来改善免疫功能障碍,并通过促进神经递质的释放来积极调节肠道脑轴。

龙 眼

龙眼肉,又称桂圆肉,自古以来就被誉为”智慧果”。在中医理论中,龙眼肉性温味甘,具有补益心脾、养血安神的功效,《神农本草经》将其列为上品药材。龙眼肉是中国传统医学中常用的治疗失眠的草药之一,但关于其改善睡眠质量的潜力的药理活性研究很少。

龙眼含有GABA,可以用作天然膳食补充剂。龙眼中富含多种氨基酸,如GABAGlu,并且随着果实年龄的增长,其浓度也会增加。成熟后在冷藏温度下储存可以增加水果中的GABA含量。

此外,通过增加胃中Lactobacilli、Pediococci、 Bifidobacteria的数量,肠道微生物群对龙眼多糖的代谢可以提高琥珀酸和SCFA(乙酸、丙酸和丁酸)的水平,增强肠道免疫力

无论是作为富含GABA的膳食补充剂还是通过调节肠道内的微生物代谢产物,龙眼肉都有可能通过影响肠道中GABA、MT、5-HT等睡眠相关神经递质的合成和释放来调节肠道微生物群-肠脑轴。这可以直接或间接地调节身体的睡眠-觉醒周期,从而发挥强大的睡眠促进作用。

其他中草药及其成分

中医药宝库中蕴藏着众多具有安神功效的珍贵药材,这些草药在千百年的临床实践中积累了丰富的应用经验。

除了前述的经典药材外,栀子、三七、莲子等传统药材同样具有改善睡眠的潜力,但它们通过肠道微生物群调节睡眠机制的研究相对较少。这里讨论了其他一些草药及其活性成分如何影响肠道菌群,从而提高睡眠质量的能力。

栀子、三七

研究表明,栀子可以通过调节肠道微生物群降低TNF-α和IL-7β水平来改善睡眠质量和缓解焦虑症状。

由肠道微生物群代谢的三七总皂苷转化为人参皂苷Rg,其保护海马神经元并调节大脑中的神经递质水平,从而改善失眠、抑郁和认知障碍

莲子、荷叶

莲子和荷叶都可以通过调节肠道微生物群的丰度和结构来调节GABA能系统,从而促进睡眠。然而,它们调节肠道微生物群的方式存在显著差异。具体而言:

  • 莲子中的低聚糖成分可以增加嗜酸乳杆菌、拟杆菌和双歧杆菌的相对丰度。
  • 荷叶含有黄酮类成分,可以增加厚壁菌门和放线菌门相对丰度,减少变形菌门丰度。

枣、谷芽

具有改善睡眠质量和通过调节GABA能系统提供神经保护的潜力。具体而言,它可以上调Lachnoclosdium、Marvinbryantia的丰度,同时下调Alistipes、Akkermansia的丰度。

谷芽[Setaria italica(L.)Beauv]可能会增加肠道中普雷沃氏菌、乳酸菌、Ruminococcus的丰度,从而通过调节神经递质和炎症因子水平来提高SCFA水平并改善睡眠质量。

山茶、枸杞

山茶[(L.)Kuntze]可能通过改善肠道微生物群来影响神经内分泌途径和免疫系统,从而调节睡眠-觉醒周期。

枸杞可能通过改善肠道屏障抑制TLR4信号通路来保护神经系统。

交泰丸

黄连根茎肉桂皮组成的交泰丸可以改善睡眠,并减轻慢性睡眠剥夺引起的炎症和胰岛素抵抗。组学结果表明,交泰丸治疗显著增加了小鼠中毛螺菌科、拟杆菌属、AKK菌属的相对丰度。

黄连温胆汤对失眠的机制可能与它抑制 5-羟色胺含量的降低和γ-氨基丁酸水平的升高有关。同样,研究发现甘麦大枣汤可以增加 NE 和 5-羟色胺的含量,改善睡眠,在一定程度上缓解抑郁,柴胡加龙骨牡蛎汤主要通过调节下丘脑-垂体-肾上腺轴(ACTH、CORT等)和脑单胺神经递质(NE、DA、5-羟色胺等)的水平来治疗失眠。

草药及其活性成分在改变肠道微生物群和提高睡眠质量方面的巨大潜力已经得到证实,尽管这一研究领域仍处于早期阶段。更多的研究不仅可以为治疗失眠提供坚实的支持,还可以通过阐明这些草药与微生物群-肠道-大脑轴相互作用的机制来调节与睡眠相关的大脑功能,从而帮助我们更明智地开发和使用这些草药。

针 灸

针灸治疗注重根据辨证选择穴位,基于辨证的针灸疗法可以取得良好效果并改善胃肠功能,针灸结合腹部环形按摩可以改善下丘脑和海马旁回的功能,从而达到改善失眠症状的效果。

此外,研究发现针灸可以抑制 HPA 轴的活性,从而改善失眠症状。

有研究在微生物-肠-脑轴理论指导下总结了针灸的原则:

  • 首先,失眠与脑相关,因此常选择头部和颈部的穴位(如百会、印堂、上星、神庭、头临泣、风池等 );
  • 其次,心主神明,因此常使用手少阴经和带有“神”字的穴位(如神门、十室空、 等 );
  • 第三,失眠与心、肝、肾等密切相关,刺激背俞穴(脏腑之气输注于背俞穴)可以直接刺激微生物-肠-脑轴,从而促进睡眠。

可以直观地发现,这些针灸穴位与微生物-肠-脑轴的解剖部位有许多重叠。从健脾和胃治疗失眠的角度来看,主要穴位有中脘、关元、天枢、气海等。

这些针灸疗法可以通过调节神经递质和某些激素的分泌,以及下调 HPA 轴来抑制交感神经并改善内分泌,从而改善失眠症状,这些症状是微生物-肠-脑轴相同调节机制的一部分。

doi: 10.12998/wjcc.v12.i18.3314

05
关于失眠的其他干预措施

饮 食 调 整

不良饮食模式的负面影响

  • 高血糖指数饮食

长期高糖摄入会刺激免疫系统,诱发过度炎症反应,导致睡眠片段化

  • 肥胖相关菌群失调

肥胖人群中Faecalibacterium丰度显著下降,这在慢性失眠患者中同样存在。

健康饮食模式的积极作用

  • 地中海饮食

富含植物性食物、抗氧化剂和不饱和脂肪酸;促进产丁酸菌丰度增加,显著改变肠道微生物代谢活性,与更好的睡眠质量更长的睡眠时间相关。

  • 限制热量饮食

适用人群:肥胖青少年、结合增加体力活动

增加肠道中乳杆菌的丰度,乳杆菌以其促进睡眠的有益作用而闻名。

其他,如习惯性饮茶,可能通过肠道菌群-胆汁酸轴减轻慢性失眠引起的肠道菌群失衡和胆汁酸代谢紊乱。

益 生 菌

接受发酵益生菌 Lactobacillus brevis DL1-11 牛奶的小鼠表现出更短的睡眠潜伏期和更长的睡眠时间。因为 DL1-11 可以产生大量的 GABA,GABA 可以促进放松并增强睡眠。

Lactobacillus fermentum PS150TM通过增加下丘脑腺苷 A1 受体的表达,有效地促进了正常小鼠的睡眠,并缓解了咖啡因诱导失眠小鼠的失眠症状。PS150TM 能够恢复因首夜效应导致睡眠障碍的小鼠的非快速眼动睡眠,这可能是由于其重塑肠道菌群组成的能力,改变血清素能通路,减少慢性轻度压力大鼠的抑郁和焦虑。

Bifidobacterium breve CCFM1025 通过抑制 HPA 轴活性,改善了睡眠并缓解了压力水平。

Bifidobacterium adolescentis SBT2786 可以通过增加快速眼动睡眠时间来延长总睡眠时间,白天疲劳减少

Lactobacillus plantarum PS128 显著增强了深度睡眠,并减少了疲劳和抑郁症状。

Lactobacillus gasseri CP2305 也已可以改善肠道微生物群组成,并降低唾液皮质醇浓度,从而减轻压力并增强睡眠 。

Lactobacillus casei Shirota 牛奶通过延长睡眠时间和减少觉醒时的嗜睡感,帮助面临考试压力的个体 。

Lactococcus lactis subsp. cremoris YRC3780 也显示出改善睡眠和缓解压力的潜力,这一点由日本进行的一项双盲、安慰剂对照的临床试验所证实,接受 YRC3780 干预的参与者主观睡眠质量和心理健康均有显著改善

doi: 10.3390/ijms252313208

益 生 元

益生元饮食(由半乳寡糖、聚葡萄糖、乳铁蛋白和乳清蛋白浓缩牛奶脂肪球膜蛋白-10 组成)通过在正常情况下增强非快速眼动睡眠,并在压力情况下延长快速眼动睡眠,对小鼠的睡眠模式产生了积极影响。

接受益生元饮食(由半乳寡糖和聚葡萄糖组成)的大鼠在睡眠紊乱情况下表现出更长的非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠。菌群分析发现,在益生组中,Parabacteroides distasonis 的相对丰度增加,这与促进睡眠恢复昼夜节有关。

在一项人体研究中,45 名参与者被随机分为三组,分别接受低聚果糖(FOS)低聚半乳糖(GOS)或安慰剂。结果表明,低聚半乳糖组的参与者睡眠质量得到改善,唾液皮质醇觉醒反应显著降低。这种皮质醇的减少与肠道菌群中 Bifidobacteria 的相对丰度增加有关,这些菌具有代谢低聚半乳糖的能力,并对心理健康有积极作用。

抗性淀粉是另一种已被证明能通过减少炎症和 HPA 轴活性来改善 2 型糖尿病患者睡眠质量的益生元。

一项随机、双盲、安慰剂对照的研究也报道了益生元酵母甘露聚糖的改善睡眠效果。酵母甘露聚糖组的非快速眼动睡眠第 3 阶段睡眠时间和总睡眠时间均显著长于安慰剂组。

粪菌移植 (FMT)

目前,越来越多的研究将粪菌移植作为精神健康疾病的一种潜在治疗方法,因为肠道微生物群可以通过微生物群-大脑轴影响中枢神经系统。

临床研究表明,洗涤微生物群移植增加了有益细菌(如 Bifidobacterium、Ruminococcus gnavus 、Prevotella 7、Faecalibacterium)的相对丰度,并减少了有害细菌(如 Escherichia-Shigella 、 Streptococcus)的相对丰度,显著改善了患有各种潜在疾病的患者睡眠障碍。睡眠质量得到改善的患者在抑郁程度和 IBS 症状严重程度上也表现出更大的减少。

另一项开放标签的观察性研究发现,在患有胃肠道疾病且出现睡眠障碍的患者中,结果相似,作者认为整体改善归因于FMT治疗后菌群多样性的增加

一项真实世界研究发现,粪菌移植显著改善了失眠患者的睡眠质量,缩短了睡眠潜伏期,并提高了睡眠效率。通过比较肠道菌群组成,研究人员发现,粪菌移植显著增加了产短链脂肪酸菌的相对丰度,包括 Lactobacillus、Bifidobacterium 、 Turicibacter

注:所有这些研究都将失眠视为与其他疾病相关的共病,这表明睡眠的改善也可能归因于疾病症状的缓解,粪菌移植对睡眠障碍的有效性需要进一步研究。

06
结 语

随着现代医学对肠-脑轴研究的深入,传统中医药”治未病“的理念与现代微生态学理论完美融合,为失眠治疗开辟了全新视角。

未来研究应重点关注个体化精准治疗策略的制定。肠道菌群检测技术的应用将为临床实践提供重要指导,通过分析患者特异性的菌群结构,识别关键的失调菌群如拟杆菌、双歧杆菌、乳杆菌等,可为选择最适宜的中药配方提供科学依据。

同时,肠道菌群代谢产物如短链脂肪酸、GABA、血清素等关键代谢产物水平,这些在谷禾肠道菌群检测报告中也都有相应指标,结合肠道菌群检测报告有助于辅助评估治疗效果并优化用药方案。

<来源:谷禾肠道菌群检测数据库>

在中医药现代化进程中,应深入挖掘经典方剂如甘麦大枣汤、安神定志丸等复方的菌群调节机制,探索经典方剂与菌群协同效应的内在规律。同时,结合中医体质辨识与肠道菌群分型,建立”体质-菌群-证候“三位一体的诊疗模式。

通过构建中药-菌群相互作用数据库,为临床医师提供相对精准的用药指导,最终实现传统中医智慧与现代精准医学的深度融合,为失眠患者带来更加安全、有效的个性化治疗方案。

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

Wu C, Dou J, Song X, Yang F, Liu X, Song W, Zhang X. Gut microbiota: a new target for the prevention and treatment of insomnia using Chinese herbal medicines and their active components. Front Pharmacol. 2025 May 6;16:1572007.

Li C, Chen S, Wang Y, Su Q. Microbiome-Based Therapeutics for Insomnia. Int J Mol Sci. 2024 Dec 9;25(23):13208.

Ito H, Tomura Y, Kitagawa Y, Nakashima T, Kobanawa S, Uki K, Oshida J, Kodama T, Fukui S, Kobayashi D. Effects of probiotics on sleep parameters: A systematic review and meta-analysis. Clin Nutr ESPEN. 2024 Oct;63:623-630.

Patterson E, Tan HTT, Groeger D, Andrews M, Buckley M, Murphy EF, Groeger JA. Bifidobacterium longum 1714 improves sleep quality and aspects of well-being in healthy adults: a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. Sci Rep. 2024 Feb 14;14(1):3725.

Liwinski T, Lang UE, Brühl AB, Schneider E. Exploring the Therapeutic Potential of Gamma-Aminobutyric Acid in Stress and Depressive Disorders through the Gut-Brain Axis. Biomedicines. 2023 Nov 24;11(12):3128.

Li L, Wu L, Jiang T, Liang T, Yang L, Li Y, Gao H, Zhang J, Xie X, Wu Q. Lactiplantibacillus plantarum 124 Modulates Sleep Deprivation-Associated Markers of Intestinal Barrier Dysfunction in Mice in Conjunction with the Regulation of Gut Microbiota. Nutrients. 2023 Sep 15;15(18):4002.

Pan LM, Hong ZB, Guan RQ. Research progress on insomnia treated by traditional Chinese medicine and acupuncture based on microbial-gut-brain axis theory. World J Clin Cases. 2024 Jun 26;12(18):3314-3320.

甲流防治的新思路:基于肠道菌群的调节策略

谷禾健康

如果近期出现鼻子、喉咙、肺部相关症状,如咽喉痛、发烧(体温迅速升高通常超过38.5℃)、咳嗽、流鼻涕、鼻塞、乏力、发冷、浑身疼痛等情况,很有可能是甲流。

根据中国疾病预防控制中心2025年第1周流感监测周报显示(截至2025年1月5日),本周南、北方省份流感病毒检测阳性率继续上升,甲型H1N1流感占比99.4%

来源:Chinacdc

甲型流感是一种高度传染性的呼吸道感染疾病,其传播速度快、感染范围广,给公共卫生带来了巨大挑战,甲流每年导致300万-500万例严重感染和25万-50万例死亡。甲型流感主要通过咳嗽、打喷嚏或说话时的飞沫传播,症状可持续几天到几周

近年来的研究发现,甲流感染可能会破坏肠道微生物群的平衡,而肠道生态失调可能会影响甲流患者的疾病进展。

调节肠道菌群可以通过肠-肺轴促进抗甲流病毒的免疫效应。这包括在感染的早期阶段促进甲流病毒清除,并在后期阶段减少炎症损伤。此外,肠道菌群还可以通过维持肠道屏障功能、产生具有保护作用的代谢产物(如短链脂肪酸、氨基酸、胆汁酸)等,促进宿主的免疫反应。

本文我们主要来详细了解一下甲流的症状、原因、潜伏期、危险因素、感染过程,包括肠道菌群及其代谢产物与甲流的关系,以及通过调节肠道菌群及其代谢产物来防治流感的潜在策略,包括益生菌、植物化学物质、中药等干预措施,这为甲流的预防和治疗提供了新的策略。

01
什么是甲流?

流感病毒有四种类型:甲(A)、乙(B)、丙(C)、丁(D)。甲型和乙型流感病毒几乎每个冬天都可能会引起季节性疾病流行。

甲流病毒是一种包膜病毒,包膜含有两种糖蛋白,一种叫血细胞凝集素(HA),另一种叫神经氨酸酶(NA)

注:有18种不同的血凝素亚型和11种不同的神经氨酸酶亚型(分别为H1至H18和N1至N11)。

这两个可以排列组合形成不同的流感亚种,比如说H1N1,就是血细胞凝集素的1型和神经氨酸酶的1型组合。目前经常在人群中传播的甲型流感病毒亚型包括H1N1H3N2

常见症状

甲型流感主要影响呼吸系统,包括鼻子、喉咙、肺。症状可能会突然出现,可能包括:

  • 喉咙痛
  • 身体或肌肉疼痛
  • 发热或发冷
  • 咳嗽
  • 腹泻
  • 疲劳
  • 头痛
  • 流鼻涕或鼻塞
  • 恶心或呕吐
  • 畏光症,或对强光敏感

严重的症状

在严重病例中,甲流引起一系列症状,可能较少见:

  • 低血压
  • 呼吸短促或呼吸困难
  • 心跳过快

图源:mypositiveparenting

并非所有流感都出现呼吸道症状

医生提醒,呼吸道症状是流感的典型症状,但以恶心、呕吐为主的消化道症状患者也大有人在。此外,还有部分患者会出现反应迟钝、嗜睡、躁动等精神系统症状。以上这些症状可能合并出现,也可单独出现,容易给人误导,导致没有及时就诊,延误流感的治疗。

➤ 原因

病毒感染上呼吸道(鼻窦,口腔和喉咙)或下呼吸道(肺部)的组织时,可能会发生甲型流感。病毒可以在这些组织内复制,从而引起症状。

这种流感具有高度传染性。你可以通过咳嗽、打喷嚏或在他人附近说话将病毒传染给他人。

甲流病毒通常在每个流感季节迅速变异。免疫系统可能无法立即抵抗新形式的病毒,即使以前得过流感,你也可能会有几天的症状。

➤ 潜伏期

如果被感染,通常会在接触后一到四天(潜伏期)出现流感症状,平均 2 天

➤ 流感会持续多久?

流感可以持续几天到两周

发烧和身体疼痛等症状可能会突然出现,但通常比其他症状消失得更快。咳嗽或流鼻涕持续更长时间

➤ 甲流与其他流感或普通感冒有什么不同?

普通感冒由鼻病毒等多种病原体导致,传染性弱,发病没有明显的季节特征,症状表现为鼻塞、流涕、喷嚏、咳嗽等,一般不发热或仅有低热没有全身性症状,5-7天即可自愈,很少有并发症出现。

甲流传染性强,容易大范围流行,发病季节特征明显。患者表现为高烧、头痛、乏力,并伴有全身肌肉酸痛等。甲流有一定自限性,但容易引起其他并发症,包括肺炎、中耳炎、心肌炎、脑膜炎等严重并发症。

甲流和乙流之间有几个区别:

  • 甲流比乙流更常见(通常占流感病例总数的75%)。
  • 甲型流感和B流感都能引起爆发和流行,但只有甲型流感会引起大流行。(大流行指的是传播失去控制,可以成为世界性的)
  • 甲流在成人中更为严重。
  • 乙流在儿童中更常见,尽管健康儿童的病情一般为轻度至中度,但5岁以下儿童的病情可能更为严重(可能是由于以前接触较少,因此免疫力较低)。
  • 甲流倾向于在流感季节(1月和2月)出现较早,而乙流通常出现较晚(2月和3月)。
  • 甲流可以从包括鸟类在内的动物传播到人,而乙流只在人类中发展。
  • 甲流比乙流感变异得更快,这使得有效的疫苗变得更加困难。

其他两种流感:

  • C型流感病毒感染通常引起轻度疾病,不被认为会引起人类流行病。
  • D型流感病毒主要影响牛,并向其他动物扩散。

➤ 危险因素

任何人都可能患上甲型流感。某些人出现严重症状和并发症的风险更大,例如:

  • 65岁以上的成年人(在流感流行期间,65岁以上的人患严重疾病的可能性是其他人的4.5倍)
  • 2岁以下儿童
  • 怀孕的人
  • 患有心脏病、肾病或肝病等慢性疾病患者
  • 免疫系统较弱的人,如自身免疫性疾病、癌症、化疗等病人

➤ 并发症

大多数甲流病例在几周内消退,甲流可能更严重,并导致一些人的并发症,并发症可能包括:

耳部感染:对甲型流感的免疫反应会引起炎症,这会影响并导致咽鼓管中的液体积聚。这根管子把喉咙后部中耳连接起来。这种液体会吸引可能导致耳部感染的细菌。尤其在儿童中较为常见。

鼻窦感染甲型流感可能会导致鼻窦充血炎症,从而吸引可能导致感染的细菌。

脑炎:免疫反应可能导致这种大脑炎症。甲流病毒可以通过血液神经系统进入脑部,引起脑组织的炎症和损伤

脑膜炎:表现为头痛、呕吐、意识障碍等症状。

心肌炎: 流感病毒可以直接攻击心肌细胞,引起心肌受损,表现为心悸、胸闷、胸痛、乏力等症状。

肌肉炎症:对流感过度活跃的免疫反应可导致肌肉炎症。症状包括疼痛、触痛肌肉无力

肺炎:甲型流感会削弱免疫系统,使其更容易受到细菌的感染,导致肺部感染。表现为高热、咳嗽加剧、呼吸困难等,严重时可导致呼吸衰竭

继发性细菌性肺炎:它通常发生在病程的后期,在急性疾病观察到一段时间的改善之后,症状和体征是典型的细菌性肺炎。继发性细菌性肺炎比原发性病毒性肺炎更常见

脓毒症:这是一种严重的、危及生命的感染反应。如果细菌进入血液就会发生。如果不治疗,败血症会导致器官损伤和死亡。

急性呼吸窘迫综合征(ARDS):在重症病例中可能出现,导致严重的呼吸困难

这些并发症在免疫力低下的人群中更为常见和严重,如老年人、儿童、孕妇以及患有慢性疾病的人。因此,及时就医和治疗对于预防并发症的发生至关重要。

02
甲流的相关因素

➤ 甲流是如何发生的?

病毒入侵

首先,甲流病毒主要通过呼吸道进入人体。

甲流病毒通过其表面的血凝素(HA)蛋白呼吸道上皮细胞表面的唾液酸受体结合,从而进入宿主细胞。

病毒复制

病毒进入细胞后,其基因组RNA在细胞核内进行复制,并指导宿主细胞合成病毒蛋白。新合成的病毒颗粒在细胞内组装后,通过细胞膜释放到外界,感染其他细胞。

免疫反应

当甲型流感病毒入侵人体后,免疫系统会迅速识别病毒的病原相关分子模式(PAMPs),激活先天性免疫应答。

巨噬细胞、树突状细胞等免疫细胞被激活,开始分泌多种细胞因子,包括IL-1、IL-6、TNF-α和干扰素等。这些细胞因子一方面协调免疫细胞的募集和活化,增强机体的抗病毒能力;另一方面作用于下丘脑体温调节中枢,导致体温升高,同时还可引起全身性炎症反应,造成肌肉关节疼痛、乏力等症状。

症状形成机制

发热:发热是由于病毒感染触发免疫系统释放的细胞因子(如IL-1、IL-6等)作用于下丘脑温度调节中枢,使体温设定点上调所致,这种发热反应实际上有利于抑制病毒复制并增强免疫功能。

咳嗽:病毒直接感染呼吸道上皮细胞,导致细胞损伤、炎症反应和气道分泌物增多的结果,刺激气道感受器引起咳嗽反射。

全身症状:如肌肉酸痛、乏力、头痛等,主要是由细胞因子介导的系统性炎症反应引起,这些炎症介质可以作用于全身多个器官系统,影响神经-内分泌网络,导致患者出现全身不适。症状的严重程度往往与机体免疫反应的强度直接相关。

病毒变异特点

抗原漂移:点突变导致的小幅变异

抗原转变:基因重配导致的大幅变异

变异使病毒逃避免疫系统识别,是季节性流感流感大流行的重要原因。

在传统认知中,我们往往将甲流视为一种单纯的呼吸道感染,但随着研究的深入,研究人员发现这种认识可能过于简单化。近年来,越来越多的研究表明,人体的免疫系统是一个高度统一的网络,其中肠道菌群作为人体最大的微生态系统,在调节全身免疫反应中扮演着关键角色。

肠道菌群可以通过调节免疫细胞的分布和功能,影响宿主对流感病毒的免疫反应,显著影响呼吸道感染的疾病进程和预后。此外,肠道菌群的代谢产物,如短链脂肪酸,也被发现能够调节免疫系统,从而可能对甲流的发病机制产生间接影响。接下来,我们进一步探讨肠道菌群是如何参与和调节甲流感染的过程。

➤ 感染甲流的肠道菌群特征

研究表明,肠道微生物群的丰富性和多样性响应于甲流感染发生了显著变化,包括拟杆菌门中细菌数量的增加厚壁菌门中细菌数量的减少。同样,另一项研究表明,流感感染改变了肠道微生物群促进肠道特异性厌氧菌的消耗和变形菌门的富集,导致肠道生态失调。

doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e37661

▸甲流病毒感染

肠道菌群多样性增加,同时下列菌群增殖较为明显:

  • 变形菌门
  • 大肠杆菌
  • Helicobacter_hepaticus
  • Clostridium_perfringens

而一些有益菌的丰度则降低

  • Desulfovibrio_C21_c20
  • Lactobacillus_salivarius
  • 放线菌(双歧杆菌)
  • 一些产短链脂肪酸细菌,如,Lachnospira-ceae、乳酸杆菌科、双歧杆菌科、瘤胃球菌等
  • 拟杆菌门/厚壁菌门比率下降

➤ 为什么平衡良好的肠道菌群降低感染甲流的可能?

在健康个体中,肠道微生物群以平衡、稳定的方式在肠道中定植,与肠道粘膜屏障和抑菌物质一起维持肠道微生态。 一个平衡良好的肠道菌群能够增强机体的免疫功能,从而降低感染甲型流感的可能性。以下是几个关键机制:

调节免疫系统

在流感病毒感染后,CCR9 + CD4 + T细胞(其是源自肺的效应细胞)被募集到小肠,在小肠中它们分泌干扰素-γ(IFN-γ)。这导致肠道微生物群的不平衡,促进了小肠中的Th17细胞极化。最终导致IL-17 A分泌,其介导免疫损伤。接下来,我们从先天免疫和适应性免疫两方面详细了解肠道菌群对甲流的影响。

先天免疫

肠道微生物主要通过两种方式影响流感病毒感染的先天免疫:

首先,肠道菌群能够影响一种叫做天然淋巴细胞(ILCs)的免疫细胞。这些ILCs细胞在我们的肺部可以对抗病毒,而肠道菌群就像是一个“信号员”,通过释放一些信号物质,告诉肺部的ILCs该怎么做。比如,肠道菌群产生的短链脂肪酸(SCFAs)可以调节肺部ILCs的数量和功能,帮助我们更好地对抗流感病毒

此外,肠道菌群还能够影响我们的身体识别病毒的能力。它们通过激活一些特殊的受体(比如Toll样受体RIG-I样受体),帮助我们的身体更快地发现病毒启动免疫反应。一旦有病毒入侵,就能迅速发出警报,让免疫细胞及时赶到“战场”去消灭病毒。

适应性免疫

肠道微生物群对甲型流感的适应性免疫影响主要体现在三个方面:

1- CD4+T细胞的调节

肠道微生物及其代谢产物可调节CD4+T细胞的分化。

在感染早期,主要促进Th1和Th17细胞分化,有助于病毒清除,乳酸杆菌通过参与色氨酸代谢和产生芳烃受体配体,促进IL-22表达,影响Th17分化;梭菌属通过诱导TGF-β释放,促进结肠Treg细胞分化

短链脂肪酸(SCFA)通过多种机制促进Treg细胞分化,帮助控制炎症

抗生素破坏菌群会显著降低CD4+T细胞数量,影响病毒清除。

2- 细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的影响

CTL是消灭病毒感染的关键角色,而肠道微生物群能够通过调节树突状细胞(DCs)的活动来增强CTL的细胞毒性作用。

  • 植物乳杆菌0111可提高脾脏中CD8+T细胞的比例,增强适应性免疫;
  • 植物乳杆菌DK119能增加肺泡灌洗液中IL-12和IFN-γ水平;
  • 副干酪乳杆菌可增加肺组织中树突状细胞的募集。

抗生素导致的菌群破坏会降低CTL的免疫应答。

3- 参与调节流感疫苗的免疫效果,促进流感特异性抗体的产生

预防流感的最佳方法是在流行期前接种流感疫苗,以产生特异性抗体。近期的临床试验表明,益生菌制剂可以有效增强流感疫苗的保护效力提高个体抗体滴度

然而,动物实验显示,接种前使用抗生素会降低疫苗诱导的抗体滴度及其中和能力,而在无菌小鼠中,恢复肠道植物群能恢复疫苗保护效力。此外,短链脂肪酸(SCFA)的不足影响B细胞向特异性抗体产生浆细胞的分化

维护肠道屏障功能

感染甲型流感病毒后,肠黏膜屏障功能障碍与感染的严重程度密切相关。

肠黏膜屏障由肠上皮细胞构成,分泌多种免疫因子并传递细菌抗原,在维持肠道菌群与宿主的共生关系中发挥着重要作用,并作为维持肠道菌群稳定性和生态平衡的控制开关

流感病毒感染通过破坏肠上皮细胞中紧密连接蛋白粘附蛋白的功能来影响肠道屏障,这些蛋白调节肠道屏障功能阻止肠腔内大分子(如细菌和毒素)进入血液。

这些蛋白表达的降低可导致屏障功能受损,从而增加甲型流感病毒的疾病进展和危重症的发生。研究发现,小鼠感染H1N1导致肺和结肠中紧密连接蛋白的表达显著降低。这种减少导致这些器官的屏障结构受损,从而允许肠道细菌易位。随后,通过体液循环发生继发性细菌感染。

产生有益代谢产物

短链脂肪酸

短链脂肪酸包括乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐,SCFAs可以通过调整流感病毒感染宿主的肠道菌群结构,如增加双歧杆菌等有益菌的数量,增强免疫适应性等来抵抗流感病毒。

短链脂肪酸能够增强肠道上皮细胞的免疫功能,促进免疫细胞的增殖和分化,同时具有抗炎作用,能够减轻流感病毒感染引起的炎症反应

在流感期间补充短链脂肪酸,可以减轻肠道病原体如鼠伤寒沙门氏菌的移位,并提高合并感染的存活率。

肠道菌群及其代谢产物对正常人和流感患者的影响

doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e37661

氨基酸

支链氨基酸被认为是身体健康的“潜在生物标志物”,在蛋白质合成、分泌和激素(如胰岛素和生长激素)释放中发挥重要作用。 研究表明,庆大霉素治疗后,肠道微生物群紊乱诱导流感小鼠体内支链氨基酸水平升高,从而抑制CD11b + Ly6G +细胞的发育,增加CD8+T细胞水平,导致流感病毒感染程度增加。

色氨酸是必需氨基酸,其缺乏会损害肠道免疫力,通过改善宿主先天免疫应答降低流感期间的发病率和死亡率,补充色氨酸可能是预防流感的有效策略。

脱氨基酪氨酸(DAT),一种Clostridium orbiscindens菌产生的代谢物,可以通过提高I型干扰素(IFN)的水平,来增强身体对流感病毒的抵抗力,从而减少流感感染小鼠的体重减轻和死亡率。

胆汁酸

初级胆汁酸在肝脏产生,分泌到肠道中,约95%通过肠-肝循环被重吸收。

肠道菌群衍生的代谢产物脱氧胆酸(DCA)通过TGR5受体信号通路,抑制病毒复制,抑制嗜中性粒细胞依赖性组织损伤,增加宿主对流感病毒的抵抗力

牛磺胆酸是一种胆汁酸。牛磺胆酸钠水合物(STH)抑制流感病毒复制,降低流感病毒RNA、互补RNA和mRNA水平,并对多种流感病毒株(H5N6、H5N1、H1N1、H3N2)表现出广谱抗病毒活性。 此外,STH降低流感病毒感染小鼠中炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的表达,减轻其临床症状,抑制体重减轻,并降低其死亡率,这归因于STH通过抑制NF-B途径的激活而在流感抗性中的作用。

鹅去氧胆酸对甲型流感病毒(H5N1、H9N2和H1N1)具有抑制作用,它能够通过阻断病毒RNA复合物的核输出来抑制甲型流感病毒的复制。

以上我们了解到健康的肠道菌群通过多重免疫调控机制能够增强机体对甲型流感病毒的抵抗力,包括增强免疫系统的警戒能力、提升适应性免疫防护、调节炎症反应等,但在实际临床工作中,准确及时的诊断仍然是控制流感传播和开展针对性治疗的关键。接下来我们来看在临床中,医生可能借助的实验室检测手段。

03
甲流的相关诊断

甲型流感与其他病毒感染(如COVID-19)的症状类似。诊断测试包括:

★ 病毒分离和鉴定

从患者的呼吸道标本中分离出甲型流感病毒,并通过电镜或免疫荧光等方法进行鉴定。

优点:是诊断甲流的金标准。

缺点:操作复杂且耗时较长,一般不作为常规诊断方法

★ 甲型流感病毒核酸检测

通过聚合酶链式反应(PCR)等技术检测病毒的核酸。采集患者的呼吸道标本(如鼻咽拭子、口咽拭子等),进行核酸提取和扩增。

优点:准确率高,是确诊甲流的常用方法。

缺点:需要专业的实验室设备和技术

★ 快速抗原检测

通常使用检测试剂条,从鼻子或喉咙采集组织样本后检测病毒的存在,最快可在15分钟内显示结果,类似于新冠抗原检测。

优点:速度快;

缺点:敏感性和特异性相对较低。

★ 血常规检查

通过检测血液中的白细胞水平等指标,辅助诊断甲流

优点:可以提供一些间接的诊断信息。

缺点:不能直接确诊甲流

★ 胸部X光

拍摄肺部图像以排除细菌感染或肺炎。

优点:可以排除其他肺部疾病。

缺点:影像学表现无特异性,不能单独用于确诊甲流。

04
基于微生物组的甲流干预

➤ 抗生素

利福昔明通过调节肠道菌群改善甲流病毒感染引起的肺屏障损伤

IAV引起了显着的体重减轻,并破坏了肺和肠的结构。16 S rRNA和代谢组学分析结果表明,感染甲流的小鼠粪便样品中益生菌Lachnoclosdium、Ruminococcocceae_UCG-013和色氨酸代谢产物的水平显著降低

相比之下,补充50mg/kg利福昔明可以逆转这些变化,包括促进肺屏障的修复,增加粪便中Muribaculum、Papillibacter和色氨酸相关代谢物的含量。此外,利福昔明治疗增加ILC3细胞数量、IL-22水平以及肺中RORγ和STAT-3蛋白的表达,减轻对肠屏障的损伤,同时增强小肠中AHR、IDO-1和紧密连接蛋白的表达。

➤ 益生菌

在病原体清除方面,用冻干鼠李糖乳杆菌GG加氏乳杆菌TMC0356进行口服预处理显著降低了PR8感染后6天小鼠肺部的病毒载量。

此外,单独口服煮沸的植物乳杆菌06CC2、植物乳杆菌DK119、热灭活b240和副干酪乳杆菌也降低了甲流病毒感染后BALF中的病毒载量。

口服加氏乳杆菌SBT2055可在感染后5天降低PR8感染小鼠肺部的病毒载量,并上调抗病毒基因Mx1和Oas1a的表达。益生菌治疗降低肺部病毒载量可能与促进对甲流病毒的先天免疫和适应性免疫有关。

煮沸的植物乳杆菌06CC2在感染早期(第二天)增加了抗病毒效应分子IFN-a、IFN-γ、IL-12的水平和NK细胞的活性。

口服植物乳杆菌DK119可增加BALF中IL-12和IFN-γ水平。

副干酪乳杆菌增加了甲流感染后肺组织中树突状细胞的募集。

植物乳杆菌0111口服预处理在H9N2感染后7天上调ISG转录,同时提高脾脏中CD3+CD4+TNF-α+T淋巴细胞百分比和CD3+CD8+TNF-β+T淋巴细胞百分比,增强对病毒的适应性免疫。

感染的晚期,一些益生菌还可以抑制炎症损伤,促进组织修复。鼠李糖乳杆菌M21可减少甲流感染小鼠肺部的炎症损伤,并增加肺部裂解物中的IFN-γ和IL-2水平。

A. muciniphila降低H7N9感染小鼠中促炎因子IL-1β和IL-6的水平,并增加炎症调节因子IL-10、IFN-β和IFN-γ的水平。

与益生菌粘膜乳杆菌L. mucosae1025短双歧杆菌CCFM1026联合治疗可提高甲流感染小鼠盲肠粪便中的丁酸水平,并减轻肺组织中的炎症浸润。

一些口服益生菌可以双向作用,在甲流感染的早期阶段创造一个有利于病毒清除的炎症环境,并在后期抑制过度的炎症激活

口服Bacteroides dorei在感染早期(第3天)更快地增加了1型干扰素的表达,降低了肺部的病毒载量,而在感染后期(第7天),它降低了1型IFN和其他促炎因子的水平,这有利于组织修复。与此同时,Bacteroides dorei治疗也改变了肠道菌群组成,增加了拟杆菌、普氏菌和乳杆菌,减少了大肠杆菌、志贺氏菌和副拟杆菌。

除此之外,益生菌制剂还可以通过促进甲流特异性抗体的产生来提高流感疫苗的有效性

植物乳杆菌16鼠李糖乳杆菌P118共同口服,改善了宿主对甲型流感病毒感染的防御。

研究人员利用C57BL/6和BALB/c小鼠模型的研究结果表明,单独施用植物乳杆菌16(L.plantarum 16)或鼠李糖乳杆菌P118(L.rhamnosus P118)并不能提供足够的流感防护。然而,植物乳杆菌16和鼠李糖乳杆菌P118的联合给药显著降低了呼吸道和肺部的病毒滴度,从而显著缓解了临床症状,改善了预后,降低了死亡率。

这种作用的机制涉及通过共同施用植物乳杆菌16和鼠李糖乳杆菌P118来调节宿主肠道微生物群和代谢,导致厚壁菌门富集苯丙氨酸相关代谢增强,最终导致抗病毒免疫反应增强。值得注意的是,研究人员发现循环代谢分子2-羟基肉桂酸在抗击流感中起着重要作用。数据表明,植物乳杆菌16鼠李糖乳杆菌P118这两种细菌或2-羟基肉桂酸在预防流感方面具有潜在的效用。

➤ 益生元

膳食中添加益生元短链低聚半乳糖长链低聚果糖会增加小鼠流感疫苗特异性T辅助细胞1反应和mLN中特异性B细胞活化,导致IgG1和IgG2A水平升高

β-葡聚糖重编程中性粒细胞以促进对甲型流感病毒的疾病耐受

最新研究表明,β-葡聚糖通过重编程造血干细胞来产生具有”调节”功能的中性粒细胞,这些特殊的中性粒细胞具有线粒体氧化代谢特征并能产生IL-10。这种机制通过RoRγt+ T细胞促进中性粒细胞向肺部组织募集,提高了机体对甲流病毒感染的疾病耐受能力,有助于维持肺部组织的完整性,从而降低发病率和死亡率,而这种保护作用并不依赖于抑制病毒载量。

益生元改善肠道菌群,延长流感疫苗抗体效果

接受肠内营养治疗60岁以上老年人在标准肠内营养配方治疗的基础上,接受了双歧杆菌生长刺激素和半乳糖低聚糖治疗14周,并在治疗后第4周接种了三价季节性流感疫苗(A/H1N1、A/H3N2和B)。在第0、4、6、8和12周测量抗体滴度。结果显示,两组疫苗免疫应答率无差异,但实验组肠道内双歧杆菌数量明显高于对照组,实验组A/H1N1抗体滴度维持时间长于对照组。这表明益生元可能会增加肠道中益生菌的数量,从而维持抗体滴度

➤ 中草药

中药在临床应用已有一千多年的历史,最近研究表明,中药在减轻甲流患者肺部炎症、改善临床症状、缩短治疗时间、促进康复等方面具有功效。

感染肺部后,甲流病毒可以改变肠道微生物群的组成和代谢,导致肠粘膜屏障受损、免疫功能受损和炎症因子水平升高。尽管如此,中药干预具有调节肠道微生物群、恢复体内平衡、保持肠粘膜屏障完整性、增强免疫功能和调节炎症反应的潜力。

doi: 10.1186/s12985-023-02228-3.

宣肺败毒汤调节肠道微生物群多样性,并与拟杆菌、志贺氏菌、Eubacterium nodatum、TuricibacterClostridium sensu stricto 1 的变化呈正相关,而这些变化与 TNF-α 水平相关。

升麻素苷(Prim-O-glucosylcimifugin,POG)是中药防风的提取物,可以通过上调紧密连接蛋白Occludin、Claudin-3和ZO-1的表达水平来调节肠道菌群结构并修复肠道免疫屏障。

999 小儿感冒颗粒可以缓解H1N1感染小鼠的体重减轻,降低IL-6和IL-1β等炎性细胞因子的水平。 降低肺指数和病理损伤,通过维持结肠杯状细胞的数量来保护肠道屏障降低结肠组织中IL-17 A的表达。

大黄中蒽醌类成分不仅增加了大鼠肠道中一些益生菌和产短链脂肪酸菌的丰度,而且通过上调ZO-1和闭塞素的表达水平来增强肠道屏障功能,从而抑制炎症

其他中药对菌群及免疫的影响

编辑​

doi: 10.3389/fimmu.2023.1147724

黄芪多糖具有免疫增强作用,有望成为甲流疫苗的新型佐剂

黄芪多糖组表现出更高的免疫球蛋白G(IgG)、IgG 1和IgG 3水平,以及中和抗体水平。此外,它增加了CD 8+细胞的频率,以增强对致死性感染的抵抗力。

感染后第14天,高剂量黄芪多糖组的存活率(71.40%)高于血凝素组(14.28%),体重恢复更快。

黄芪多糖还能改善肺泡损伤和肠道结构紊乱上调肠组织紧密连接蛋白Occludin和Claudin-1的表达水平,降低血清TNF-α的表达水平。此外,Colidextribacter消化球菌科瘤胃球菌科的群体是病毒感染后黄芪多糖组中的优势肠道微生物群。

doi: 10.1002/ptr.8334

➤ 微量营养素

doi: 10.2147/IJGM.S361001

维生素C

维生素 C 具有重要的抗炎、免疫调节、抗氧化、抗血栓和抗病毒特性。诺贝尔奖获得者莱纳斯·鲍林从随机对照试验中得出结论,维生素 C 可以预防和缓解感冒

一项针对儿童上呼吸道感染的荟萃分析发现,维生素C的补充能够减少感染持续时间约1.6天

口服维生素 C(2-8 克/天)可以减少呼吸道感染的发生率和持续时间。

英国安慰剂对照试验由 168 名志愿者组成,他们在 60 天的冬季期间随机接受安慰剂或维生素 C(每天 2 × 500 毫克)。

维生素 C 组的感冒次数较少(37次 vs.50次,p=0.05)

病毒感染的“感冒”天数更少(85次 vs.178次,p=0.03)

严重症状持续时间较短(1.8天 vs.3.1天,p=0.03)。

试验期间患过两次感冒的参与者人数显着减少(维生素 C 组为 2/84,安慰剂组为 16/84;p=0.04)

维生素D

维生素D缺乏会影响呼吸道感染的发生和哮喘的恶化。

维生素D和肠道微生物组以多种类似的方式影响呼吸道疾病中的免疫系统。它们之间可能存在一些相互作用和/或协同作用。

肠道微生物组可以改变肠道维生素D代谢,1,25(OH)2D (维生素D的活性形式)水平较高的人更有可能拥有有利的肠道微生物群,尤其是更多产丁酸菌

维生素D->抗病毒感染->降低哮喘发生和恶化的风险

一项涉及不同国家儿童的队列研究发现,补充维生素D 与 RV感染负相关。此外,患有下呼吸道感染的儿童的平均维生素 D 水平明显低于对照组。下呼吸道感染的发生率和严重程度也与维生素 D 水平相关。

维生素D可以双向调节肠道微生物群

doi: 10.3389/fmicb.2023.1219942

维生素D通过多种途径影响哮喘的发生

  • 维生素D可通过降低血清和肺组织的氧化能力、提高抗氧化能力、减少血清中一氧化氮的形成、降低肺中核因子κB的表达来发挥哮喘的保护作用。
  • 维生素 D 减少会增加气道高反应性并促进气道重塑。
  • 维生素D的减少会降低人体的抗病毒能力,使其更容易受到严重的呼吸道病毒感染,从而进一步增加哮喘和哮喘发作的风险。
  • 维生素D 缺乏还会导致 Th1 型和 Th2 型细胞因子之间的平衡打破,向Th2 型细胞因子转变。
  • 维生素D缺乏会增加哮喘风险,这与其调节B细胞活性和影响IgE产生的能力有关。

因此,保持足够的维生素D水平对于预防和管理哮喘以及呼吸道感染至关重要。

➤ 粪菌移植

研究表明,甲流病毒主要破坏气道上皮紧密连接,导致急性呼吸窘迫综合征,且胃肠道症状常与甲流病毒感染同时发生,提示肠-肺轴参与了宿主对甲流病毒的反应。在感染甲流病毒的患者和小鼠中发现SCFA(尤其是乙酸盐)显著减少

  • 在门的水平上,放线菌的相对丰度下降,而变形菌增加。
  • 在属水平上,拟杆菌属、双歧杆菌属和阿克曼氏菌属的相对丰度较低。

在FMT后的小鼠中,这些条件被逆转减少了肺部炎症损伤,并证实乙酸盐可能是肠-肺轴的重要介质。进一步的实验表明,乙酸盐激活了GPR 43,恢复了一些甲流病毒诱导的气道上皮屏障功能,并降低了TNF-α、IL-6、IL-1β水平。FMT能够有效调节流感感染小鼠肠道菌群结构紊乱。

粪菌移植通过增强I型干扰素通路改善甲流防御

在病毒感染中,I型干扰素(IFNs)非常重要,它们是病原体和宿主之间的重要调节因子。I型干扰素是抵御病毒感染的第一道防线。通过使用感染了甲流病毒的小鼠模型,研究人员发现IFN-κb是最早对H9N2感染做出反应的I型干扰素之一,并且IFN-κb能够有效地抑制多种流感病毒在培养的人类肺细胞中的复制。因此,阻断IFN-κ特异性途径可以作为预防和治疗甲流的依据。

I型干扰素途径对身体很重要。适当调节它既能抵御病毒感染,又能避免免疫或病理对身体造成过度损伤。比如降低IFNAR1水平可抑制流感病毒早期繁殖。

I型干扰素主要会激活一些干扰素刺激基因(ISGs)的表达ISGs编码的蛋白质具有多种抗病毒功能。抗生素的使用会导致肺间质细胞中ISGs的减少,从而使身体更容易感染流感病毒。

然而,粪菌移植(FMT)可以逆转这一情况增加肺间质中的I型干扰素信号通路和I型干扰素驱动的抗病毒状态,从而增强对流感病毒感染的防护。

➤ 预 防

在流感季节很容易感染甲型流感,因为它传染性很强。预防策略可以保护你免受流感或减少并发症的风险。一些常见的预防方法包括:

  • 避免触摸你的脸,因为细菌很容易从手传播到眼睛,鼻子或嘴巴。
  • 打喷嚏或咳嗽时,用手肘或纸巾捂住嘴
  • 消毒和清洁可能接触过流感患者的表面或物体
  • 每年接种流感疫苗
  • 限制与流感患者接触
  • 经常彻底洗手
  • 戴高质量的口罩
  • 不要与他人分享食物或餐具(叉子,勺子,杯子)。

结 语

肠道微生物群是一个复杂而广泛的群落,显著影响各种生物系统,包括免疫系统和代谢功能。最近的研究越来越多地强调肠道微生物群与流感之间的潜在联系,表明肠道微生物群可能影响流感病毒的致病性,从而提供了一种新的治疗靶点

总之,肠道微生物群表现出对流感的治疗潜力,这可以通过调节肠道微生态来解决。未来的研究应侧重于确定肠道微生物群中的关键菌株、特定代谢物免疫调节机制,以精确靶向微生物群干预,预防和治疗流感和其他呼吸道病毒感染。

在此基础上,菌群组合的优化研究显得尤为重要。比如说通过研究植物乳杆菌16和鼠李糖乳杆菌P118等益生菌的协同作用,探索不同菌群配比对免疫调节的影响,从而制定个体化的菌群干预方案

可以进行新型保护性代谢物的筛选与鉴定,深入研究短链脂肪酸、胆汁酸等代谢产物的作用机制,并结合代谢组学分析推进临床应用。

开展一系列临床转化研究,包括建立菌群检测作为辅助诊断的标准化体系,开展益生菌制剂的临床试验,并根据不同患者特点制定个性化预防和治疗方案。同时,预防策略的优化也需要重点关注,特别是探索疫苗免疫效果与肠道菌群的关系,建立预防性菌群调节方案,并为高危人群制定个性化预防策略。

这些研究方向相互关联、相互促进。分子机制的研究为菌群组合优化提供理论指导,代谢产物研究则为临床应用提供新靶点,而临床转化研究的结果又能反馈指导基础研究的方向。通过多维度、多层次的研究,将更全面地理解肠道菌群与甲型流感的关系,为开发新型防治策略提供坚实的科学依据。

主要参考文献

Khan N, Tran KA, Chevre R, Locher V, Richter M, Sun S, Sadeghi M, Pernet E, Herrero-Cervera A, Grant A, Saif A, Downey J, Kaufmann E, Khader SA, Joubert P, Barreiro LB, Yipp BG, Soehnlein O, Divangahi M. β-Glucan reprograms neutrophils to promote disease tolerance against influenza A virus. Nat Immunol. 2025 Jan 8.

Luo C, Yang Y, Jiang C, Lv A, Zuo W, Ye Y, Ke J. Influenza and the gut microbiota: A hidden therapeutic link. Heliyon. 2024 Sep 10;10(18):e37661.

Ma L, Ji L, Wang T, Zhai Z, Su P, Zhang Y, Wang Y, Zhao W, Wu Z, Yu H, Zhao H. Research progress on the mechanism of traditional Chinese medicine regulating intestinal microbiota to combat influenza a virus infection. Virol J. 2023 Nov 13;20(1):260.

Liu X, Wang Q. Effect of natural products on host cell autophagy induced by Influenza A virus infection. Front Cell Infect Microbiol. 2024 Sep 30;14:1460604.

Ho JSS, Ping TL, Paudel KR, El Sherkawi T, De Rubis G, Yeung S, Hansbro PM, Oliver BGG, Chellappan DK, Sin KP, Dua K. Exploring Bioactive Phytomedicines for Advancing Pulmonary Infection Management: Insights and Future Prospects. Phytother Res. 2024 Dec;38(12):5840-5872.

Ou G, Xu H, Wu J, Wang S, Chen Y, Deng L, Chen X. The gut-lung axis in influenza A: the role of gut microbiota in immune balance. Front Immunol. 2023 Oct 20;14:1147724.

Gounder AP, Boon ACM. Influenza Pathogenesis: The Effect of Host Factors on Severity of Disease. J Immunol. 2019 Jan 15;202(2):341-350.

Zhang Y, Chen Y, Xia J, Li L, Chang L, Luo H, Ping J, Qiao W, Su J. Rifaximin ameliorates influenza A virus infection-induced lung barrier damage by regulating gut microbiota. Appl Microbiol Biotechnol. 2024 Sep 19;108(1):469.

Wan C, Yan S, Lu R, Zhu C, Yang Y, Wu X, Yu Z, Jiang M, Peng W, Song W, Wu H, Fang B, He Y. Astragalus Polysaccharide improves immunogenicity of influenza vaccine as well as modulate gut microbiota in BALB/c mice. Microb Pathog. 2024 Oct;195:106893. 

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