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谷禾健康
结肠，作为我们消化系统中的关键一环，却是最容易受到衰老影响的器官之一。随着年龄的增长，结肠的结构和功能发生了显著变化，这些变化会导致肠道屏障变得脆弱，进而影响我们的健康。
研究表明，衰老导致结肠黏膜上皮更新速度减缓，隐窝干细胞活性降低，紧密连接蛋白（如occludin、claudin、ZO-1）的表达异常。这些变化使得细胞通透性增加，黏液层变薄，黏液屏障的完整性下降。同时，免疫系统也出现了免疫衰老现象，降低了对有害菌的防御能力。
这一切都可能导致低度炎症状态，表现为内毒素易位和系统性炎症标志物的升高。而在微生态方面，老年人的肠道菌群多样性下降，产短链脂肪酸菌减少，潜在的促炎菌却相对增加，形成了一个恶性循环。
近年来，益生菌作为调节微生态和修复肠道屏障的干预策略，在老年相关便秘、抗生素相关腹泻、感染性腹泻、炎症性肠病辅助治疗和肠易激综合征等多个领域积累了丰富的临床证据。然而，益生菌的效果并非一概而论，它们的保护作用高度依赖于特定菌株，并受到个体差异的影响。
注：不同实验体系中的挑战因素（如大肠杆菌、TNF-α、LPS、氧化应激）、观测指标（如TEER、FITC-dextran通透性、紧密连接蛋白定位、炎症因子谱）和给药形式（活菌、热灭活菌、上清、菌体裂解物）都可能导致不同结论。因此，实际应用中仍需逐株验证其作用机制和可重复性，并明确其“预防型”、“抗炎型”或“修复型”的屏障支持作用。
本文将探讨衰老对结肠的影响，重点围绕益生菌是否能够改善肠屏障功能的临床证据，从结局指标和证据强度等方面进行梳理，尤其关注现有的随机对照试验，并总结不同菌株的具体功效及适应证，提出应用建议和研究展望。
01
衰老和结肠老化
随着年龄增长，身体各个器官以不同的速度衰老。这些变化跨度极大，可能只是轻微的外貌改变，也可能是严重的功能障碍，进而导致疾病、生活质量降低和死亡率增加。
脆弱的消化道：对衰老尤为敏感
在全球范围内，65岁及以上人群（本文定义的“老年人”）中消化系统疾病发病率显著上升。衰老波及整个消化系统，程度不一，其中结肠似乎最容易受累。常见的相关疾病包括憩室病、结直肠癌、显微镜下结肠炎及慢性便秘，都是老年人常见的问题。
结肠不同部位老化不一样，研究有挑战
虽然这些疾病发病率很高，但科学界直到最近才开始重视人类结肠衰老的分子机制研究。研究老化的结肠特别具有挑战性。因为结肠像一个复杂的工厂，不同区段（升结肠、降结肠等）的结构和功能差异巨大，导致它们老化的方式也不尽相同。
此外，结肠包含多种细胞，每种细胞的老化路径都不同，再加上肠道菌群和局部免疫系统等外部因素的干扰，这让研究变得更加困难。
下面我们将从微观层面详细拆解：
上皮：脆弱的第一道防线
结肠的腔面面积约为2平方米，由结肠黏膜覆盖，黏膜由单层柱状上皮和结缔组织构成，上皮层向结缔组织内凹陷形成隐窝（Lieberkühn 腺）。
结肠的隐窝中有多能干细胞，负责快速更新肠细胞。这些细胞在3~4天内完成生命周期，最终脱落到腔内。（读过我们文章的可能了解，这个干细胞的更新需要短链脂肪酸，尤其丁酸，所以缺乏膳食纤维以及产丁酸菌会影响结肠隐窝底部的干细胞更新）
隐窝结构的老化
研究发现，老年人的隐窝可能会缩短，但是否这是结肠老化的普遍特征仍需进一步验证。
结肠上皮必须提供强大的屏障功能，允许选择性吸收水分、电解质和短链脂肪酸。屏障功能由紧密连接和粘附连接维持，任何功能障碍都可能导致与年龄相关的疾病加重，例如炎症性肠病（前面谷禾的文章也讲了很多关于肠道屏障的文章，其中上皮的构成紧密连接起到关键作用，相关阅读：什么是肠道屏障，影响因素，监测评估以及如何治疗干预 ）。
研究显示，老年灵长类动物（非人）的结肠中，紧密连接蛋白显著减少，而在不同解剖区域的变化也存在差异。这表明，结肠的老化特征可能因部位而异。
杯状细胞的变化：为何重要？
衰老还影响结肠上皮的分泌成分。研究发现，老年小鼠的杯状细胞数量显著下降，伴随分泌功能受损。这些变化与慢性低度炎症及氧化应激有关，导致结肠屏障功能减弱（有兴趣可以翻翻以前关于肠道屏障的文章，影响因素以及干预等）。
在像结肠上皮这样的高复制组织中，组织的老化与结肠干细胞的老化密切相关，因为干细胞对于维持上皮的稳态至关重要。
干细胞老化的内外因素是什么？
影响结肠干细胞老化的因素可分为内因和外因。内因包括干细胞的基本特性和突变率，外因则涉及复杂的信号通路。例如，老年大鼠表现出表皮生长因子受体（EGFR）的基础活化增加，这可能与对TGF-α的敏感性增加有关。
Wnt信号在衰老中的作用：如何影响干细胞功能？
Wnt信号通路在维持干细胞功能中起着关键作用。研究发现，衰老小鼠的肠道干细胞中Wnt3水平降低，添加Wnt3可以恢复其形成类器官的能力。这表明Wnt信号在肠道衰老中扮演着重要角色。
内分泌细胞的功能：为何不可忽视？
尽管内分泌细胞在结肠上皮中所占比例不到1%，但它们在调节结肠运动和分泌中发挥着重要作用。老年小鼠的研究显示，肠内分泌细胞的数量显著增加，可能是对年龄相关受体抗性的补偿。
老年小鼠与人类的比较：有什么不同？
在人类乙状结肠中，尽管感觉神经密度降低，肠嗜铬细胞的数量却保持稳定。这表明老年结肠可能存在代偿性神经免疫适应。
表观遗传重塑与衰老：如何影响癌症风险？
衰老是结直肠癌的主要风险因素，结肠粘膜的表观遗传重塑可能是生理衰老与肿瘤发生之间的重要联系。研究发现，正常结肠粘膜中存在年龄相关的甲基化变化，这些变化可能导致癌症的发生。
表观遗传时钟的研究：如何评估衰老？
通过分析334份结肠粘膜样本，研究发现不同的表观遗传时钟与实际年龄之间存在强烈相关性。这些发现表明，功能失调而非加速的表观遗传衰老可能促进肿瘤易感性。
衰老结肠中的表观遗传漂移不仅反映了被动的分子磨损，更是一个塑造组织脆弱性的主动过程。受区域和环境因素影响的表观遗传衰老失调，可能是生理衰老与结直肠肿瘤发生之间的关键机制。
小 结
随着年龄的增长，身体各个器官就像老旧的机器，以不同的速度磨损，消化系统尤其敏感。65岁以上的人群中，结肠问题频繁出现，比如憩室病和结直肠癌，成为老年人常见的健康隐患。研究发现，结肠的不同部分衰老方式各异，内部细胞和微生物的互动让问题更加复杂。结肠上皮的脆弱性与干细胞老化和慢性炎症有关，这不仅影响消化，还可能增加癌症风险。了解这些变化，有助于减缓衰老带来的影响，提升生活质量。
在我们身体的消化系统中，结肠扮演着至关重要的角色。它的推进运动依赖于神经元与平滑肌细胞的精密协调。然而，随着年龄的增长，这种协调性逐渐受到影响，结肠的功能也随之下降。这一过程涉及复杂的生物机制，值得我们深入探讨。
神经网络的角色
结肠的神经网络是自主神经系统的重要组成部分，主要分布在以下两个区域：
这些神经元通过信号传递来调节肠道的运动和分泌，确保消化过程的顺利进行。
衰老对神经元的影响
研究发现，结肠中的神经元随着年龄的增长表现出不同的退行性变化：
-数量减少
胆碱能神经元（兴奋性）数量显著下降，而氮氧化酶神经元（抑制性）数量变化较小。
-形态变化
肠神经元的形态变化高度异质，且结肠周径的增加可能导致神经元密度的稀释效应。
这些变化意味着，尽管神经元的数量在减少，但观察到的密度下降可能并不完全反映真实的细胞损失。
在对13名成人尸检样本的分析中（<35岁 n=6；>65岁 n=7），研究者发现老年人肌间神经元总体减少。此外，另一项对16名患者（33-99岁）降结肠和乙状结肠的研究显示，Hu阳性和ChAT阳性神经元选择性丧失，而nNOS阳性神经元保持相对稳定。
有趣的是，最大规模的研究发现，肌间神经丛中的神经元总数随衰老并无显著变化。但在老年个体的升结肠中，ACh阳性神经细胞体数量却增加，这可能是由于轴突功能障碍导致神经递质在细胞体中积累。
神经支配的变化
结肠不仅受到内在神经元的支配，还受到来自交感神经和副交感神经的广泛外在神经支配：
随着年龄的增长，迷走神经和盆腔副交感神经的结构也经历了退化，影响了肠道的正常功能。
神经营养信号与细胞衰老
衰老过程还显著影响神经营养信号通路。研究表明，GDNF、RET和NOS1的表达在衰老过程中发生变化，提示营养支持的减少可能导致神经元维持能力的下降。此外，慢性衰老标志物p16的表达在老年患者的升结肠中增加，而在降结肠中未见类似变化。
胶质细胞的变化
肠道胶质细胞（EGCs）同样随着年龄的增长经历了结构重塑。尽管SOX10阳性肠道胶质细胞体的数量保持稳定，但S100阳性胶质细胞突起的密度显著下降。这种变化可能影响神经与胶质细胞之间的交流，从而损害神经肌肉协调能力。
小 结
随着年龄的增长，结肠的神经元和平滑肌细胞发生了明显变化。研究发现，兴奋性神经元数量减少，而抑制性神经元相对保留。神经元密度的下降可能是因为结肠周围的组织变大了。此外，衰老还影响了神经营养信号，导致神经元的维持能力下降。肠道胶质细胞也经历了结构变化，虽然数量保持不变，但功能可能受到影响。这些变化共同导致结肠的运动能力和整体健康下降。
结肠平滑肌细胞的作用是什么？
结肠中的平滑肌细胞（SMC）负责产生推进运动，并通过基线张力维持器官的结构完整性。收缩可以通过神经递质（乙酰胆碱，ACh）的化学方式或通过机电耦合来启动。在这两种情况下，收缩最终由钙离子从细胞外间隙和肌浆网流入细胞质来介导。这种钙内流激活肌球蛋白轻链激酶（MLC 激酶），它磷酸化肌球蛋白轻链（MLC），从而触发肌肉收缩。
年龄增长如何影响ACh的反应？
随着年龄的增长，ACh的作用似乎发生了变化。对老年大鼠和狒狒的多项研究表明，来自老年动物的结肠平滑肌细胞对ACh的收缩反应减少，或在接触ACh拮抗剂时放松受损。
在老年个体中，从升结肠分离的肌肉条对电场刺激表现出增强的放松反应，而降结肠的肌肉条则没有表现出类似的变化。
这些发现表明，衰老可能在结肠内引发区域特异性的神经肌肉功能改变，其中抑制通路在近端部分似乎被选择性增强。由于抑制性肠神经元的数量和功能能力在衰老过程中保持稳定，因此推测局部的胆碱能功能障碍可能是观察到的放松增强的根源，且这种障碍仅限于老化的升结肠。
钙稳态变化与胆碱能功能障碍：有什么联系？
关于结肠平滑肌细胞中钙稳态的年龄相关变化也有证据。在从老年大鼠的远端结肠提取的细胞中，细胞质钙水平减少，而钙则在线粒体和肌浆网中积累。
总体而言，观察到的结肠中的年龄相关变化似乎与其他器官中的平滑肌细胞变化相呼应。结肠平滑肌细胞是否存在特定于结肠的与衰老相关的变化仍需进一步研究。
小 结
结肠平滑肌细胞的主要功能是帮助推动食物并保持结肠的形状。随着年龄的增长，这些细胞对一种叫乙酰胆碱的神经递质的反应变得不如以前强，尤其是在升结肠部分，它们更容易放松。这种变化与细胞内钙的平衡失调有关，表明衰老可能导致结肠的神经和肌肉功能发生特定区域的变化。
结肠里的免疫细胞有哪些？
结肠里的免疫细胞很多，主要集中在肠壁表面上皮细胞的下方（称为固有层），包括：
在上皮层内部还有一类“上皮内淋巴细胞”（IEL），以T细胞为主。结肠里“浆细胞”也很多，它们主要分泌IgA抗体（对肠道微生物的选择性定植非常关键），用来在肠道表面“温和地管住细菌”。其中大约90%是IgA2这一类型。
老年人的免疫系统：更易出现慢性炎症
老年人更容易出现“低度、长期”的炎症状态。衰老常见的特征之一是全身长期的低水平炎症，被称为“炎症衰老”。在结肠里也能看到类似现象：免疫系统更容易处在被激活状态，例如一些促炎信号分子增加（如IL-1β、IL-6、IL-17、TNF-α等），B细胞和T细胞也更活跃。
一种可能机制：黏液“隔离层”变弱，细菌更靠近肠壁，引发炎症。
黏液层的保护作用：为什么会变弱？
在衰老小鼠中，细菌更容易钻进这层本该相对干净的内层黏液，从而触发免疫反应和炎症。
进一步的链条可能是：衰老相关地出现一种小RNA（miR-124–3p）表达升高，它会抑制一种关键酶（T合成酶），这会影响MUC2这种黏液主要成分的“糖基化”（可以理解为：黏液蛋白需要正确“挂糖”才能形成坚固有效的保护层）。
免疫细胞的局部差异：老年小鼠的观察结果
研究人员用单细胞技术，对比了年轻和老年小鼠的结肠免疫细胞发现：老年小鼠结肠里“免疫细胞大类的比例”整体看起来变化不大。但如果把结肠按不同部位拆开看，就会发现明显的“局部差异”。
具体来说：
在盲肠和结肠远端（更靠近直肠的一段），老年小鼠的 T 细胞更容易处于被激活的状态，提示局部免疫反应更“紧绷”。
在结肠近端（更靠近小肠的一段），老年小鼠的 B 细胞和浆细胞更多。浆细胞是负责大量分泌抗体的细胞。
Cdc42基因的变化：与衰老有什么关系？
还有一个值得注意的发现：老年小鼠的 B 细胞里，Cdc42 这种基因/蛋白的表达更高。Cdc42 与干细胞衰老有关（包括造血干细胞和肠道干细胞），在人类老年人的血细胞中也发现会升高。这提示结肠局部免疫系统的老化变化，至少有一部分和血液中观察到的免疫老化现象是同方向的。
免疫系统衰老通常表现为免疫能力下降：更容易感染、肿瘤风险上升，也更可能出现免疫紊乱（包括自身免疫问题）。
研究结果显示，老年小鼠结肠免疫系统存在局部差异，反映出免疫功能的复杂变化及其对健康的影响。免疫能力下降导致肠道屏障脆弱，可能引发健康问题。因此，探索益生菌等干预手段以调节肠道功能、改善免疫状态和增强屏障功能显得尤为重要。接下来，我们将深入探讨益生菌对肠道健康的调节作用。
益生菌指的是“在适当剂量和适当组合下，能为所给生物体（如人类）带来健康益处的活微生物”。这些细菌长期被证明通过促进粘液层的形成、分泌抗菌因子、竞争性地粘附肠道上皮细胞以及增加紧密连接形成来调控肠道上皮功能。
益生菌通过多种机制调节肠道屏障功能，主要包括以下几个方面：
增强紧密连接结构
益生菌可通过上调紧密连接蛋白的表达来增强机械屏障功能。例如，研究发现某些乳杆菌和双歧杆菌菌株可增加occludin、claudins和ZO-1的表达，从而加固紧密连接结构，降低肠道通透性。
抑制炎症反应
慢性炎症是导致肠道屏障功能障碍的主要原因之一，而益生菌可通过多种途径抑制炎症反应：
特别值得一提的是，益生菌还可通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）来发挥抗炎作用。PPARγ是一种核受体，可调节炎症反应和细胞分化，某些益生菌菌株可通过激活PPARγ来保护肠道屏障功能。
调节肌球蛋白轻链激酶（MLCK）通路
肌球蛋白轻链激酶（MLCK）是调节紧密连接通透性的关键酶。炎症因子可通过激活MLCK，导致肌球蛋白轻链磷酸化，进而破坏紧密连接结构。益生菌可通过抑制MLCK表达或活性来保护肠道屏障。
例如，罗伊氏乳杆菌可通过下调MLCK表达，减轻肠毒素诱导的肠道屏障功能障碍。这一机制在预防和治疗感染性腹泻中具有重要意义。
激活模式识别受体
益生菌可通过与肠道上皮细胞表面的模式识别受体（PRRs）相互作用来调节肠道屏障功能。其中，Toll样受体2（TLR-2）是研究较多的受体之一。
研究发现，某些益生菌菌株可通过激活TLR-2，触发下游信号通路，促进紧密连接蛋白表达和抗炎因子产生。例如，双歧双歧杆菌BB1可通过TLR-2/p38 MAPK通路增强肠道屏障功能，同时抑制NF-κB激活，发挥双重保护作用。
调节肠道菌群平衡
益生菌作为肠道生物屏障的重要组成部分，可通过以下方式调节肠道菌群平衡：
肠道菌群平衡的恢复可减少有害菌对肠道屏障的破坏，同时增加有益菌的保护作用，形成良性循环。
改善消化功能
益生菌可促进食物消化和营养吸收，缓解多种消化问题：
调节免疫功能
肠道是人体最大的免疫器官，益生菌可通过调节肠道免疫细胞活性来增强全身免疫功能：
这些作用使益生菌在预防感染、过敏和自身免疫性疾病方面具有潜力。
影响代谢和体重管理
近年来研究发现，益生菌还可能通过”肠-脑轴”和代谢调节影响体重和代谢健康：
虽然这一领域的研究仍在深入，但已有证据表明某些益生菌菌株可能有助于预防肥胖和代谢综合征。接下来，我们将具体探讨哪些益生菌对肠道健康和代谢调节具有积极影响，以及它们如何在改善整体健康方面发挥作用。
乳杆菌属是发酵食品生产中最广泛使用的益生菌之一，这些食品来源包括动物（例如牛奶和肉类）和植物（例如蔬菜和谷物）。
乳杆菌属包括一大类异质的革兰氏阳性兼性厌氧菌，包括嗜酸乳杆菌（L.acidophilus） 、鼠李糖乳杆菌(L.rhamnosus)、发酵酵母菌(L.fermentum)、干酪乳杆菌（L.casei）、植物乳杆菌(L. plantarum)、瑞士乳杆菌（L. helveticus）、罗伊氏乳杆菌（L. reuteri）
除了在食物发酵中的作用外，乳杆菌属还因物种、宿主年龄或肠道位置不同而异，是人类和动物消化系统中健康的组成部分。
动物研究和临床前结果表明 ，乳杆菌可能有助于预防和治疗多种胃肠道疾病。这些疾病包括肠道感染、抗生素相关腹泻、早产儿 NEC、炎症性肠病、结直肠癌和肠易激综合征。
多项研究证实 ，乳杆菌在消化系统疾病管理中发挥重要作用，通过体外和体内维持上皮屏障完整性。该功能的多种机制包括调节细胞骨架、诱导粘液生成以及紧密连接蛋白的磷酸化，这些都会增强紧密连接功能和免疫反应，同时预防上皮细胞凋亡。
以下总结了乳杆菌的不同菌株及其在肠道健康中的作用。
✧ Lactobacillus amylophilus D14
研究发现,把Lactobacillus amylophilus D14 加到健康状态的肠道细胞（Caco-2）上时，细胞之间的紧密连接通透性不会发生变化，也就是不会让屏障变得更松或更紧。
但如果这些细胞先被致病菌（肠源性大肠杆菌 K88 或鼠伤寒沙门氏菌 SL1344）弄伤，D14 就能起到保护作用，它可以减少关键连接蛋白（ZO-1、claudin-1、E-cadherin）的受损，从而帮助维持紧密连接和屏障功能。其原因可能是 D14 抑制了细胞内的 ERK 信号通路活化（ERK 的磷酸化降低），并减少炎症因子 IL-8 的释放，进而减轻炎症和屏障破坏。
✧ 嗜酸乳杆菌 (Lactobacillus acidophilus)
嗜酸乳杆菌 (Lactobacillus acidophilus) 表面有一种特殊的“外衣蛋白”，叫表面层蛋白（Slp）。
嗜酸乳杆菌的外衣蛋白有什么作用？
研究发现，这种蛋白对肠道有多方面的保护作用，比如：
抢先占住肠道黏膜上的“附着位点”，让有害菌不容易黏上去，帮助肠道细胞减少不必要的凋亡（细胞过早死亡），降低脂多糖（LPS，常见于某些细菌成分）引发的炎症反应。
Slp如何增强肠道屏障？
在细胞实验中，研究人员把Slp作用在Caco-2细胞（常用来模拟肠道上皮的细胞模型）上，发现它能让肠道屏障更牢固，表现为：
注：TER可以理解为用电学方法测试上皮细胞层“漏不漏”。TER越高，说明细胞之间的连接越紧密、屏障越强；TER越低，说明屏障受损、变漏了。
不同菌株的效果差异明显
一项研究比较了20多种益生菌（不同物种和不同“菌株”）对肠道屏障的影响，重点看它们能不能把肠道上皮细胞之间的紧密连接变得更牢。
结果发现嗜酸乳杆菌整体上能明显增强这种封口功能，但同一种细菌的不同菌株效果差很多。
LA1：效果最好，增强幅度接近翻倍
LA2：只有大约一半的提升
LA3：几乎没有影响
这说明：益生菌不能只看“是什么菌”，还要看“是哪一株”。
LA1的保护机制是什么？
进一步研究显示，LA1之所以有效，是因为它能被肠道免疫系统表面的识别开关（TLR2与TLR1/6组成的受体组合）识别并触发信号，从而加强屏障。用小鼠实验也看到：在正常小鼠中，LA1可以减轻一种用DSS诱导的结肠炎；但在缺少TLR2的敲除小鼠里，这种保护作用就消失了，说明LA1的效果离不开TLR2这条通路。
注：TLR-2 指 Toll 样受体 2（Toll-like receptor 2），是一种先天免疫的模式识别受体（PRR），常表达在肠上皮细胞和免疫细胞表面，用来识别微生物成分并触发信号通路。
不同细胞中的信号通路有何不同？
最近的研究发现，同一种乳酸菌成分（LA1）在不同细胞里“走的通路”不一样，所以产生的效果也不一样。
在免疫细胞里LA1会通过TLR-2这类警报器启动经典的炎症信号通路（依赖MyD88），进而激活NF‑κB，让免疫细胞更容易进入应战状态。这属于比较符合预期的免疫激活反应。
在肠道上皮细胞里LA1同样需要TLR‑2，但不走MyD88这条路，而是改走PI3K通路。结果不是“点火”，而是“刹车”——它能抵消TNF‑α这种炎症因子造成的肠道紧密连接变松、通透性升高的问题，从而降低NF‑κB和MLCK等会破坏屏障的分子活性，帮助肠道屏障更稳。
其他乳杆菌的表现如何？
L. acidophilus W37：让TER提高约15%，说明屏障更“紧”。
L. brevis、L. casei：对TER没明显影响。
注：Caco‑2 是来源于人结肠腺癌的上皮细胞系。它常被用来在体外建立“肠上皮屏障模型”，因为在 Transwell 等培养条件下会分化成类似小肠吸收上皮的单层细胞，形成紧密连接，能模拟肠屏障的通透性变化。
常用指标：TER/TEER（跨上皮电阻）和 TER/TEER，以及分子通量（如葡聚糖/荧光葡聚糖）。
有研究发现，嗜酸乳杆菌分泌的一些代谢产物，能让肠道细胞之间的“缝隙”变得更紧：细胞屏障的紧密度指标（TER）会小幅上升（约25%），而一些大分子（比如葡聚糖）从细胞间漏过去的量会减少。进一步看机制，这种乳杆菌的“培养上清液”（相当于它在培养液里释放的各种物质）能抑制炎症信号通路NF-κB的激活，并把紧密连接相关蛋白（如occludin、claudin-1）的状态恢复到更正常，从而防止炎症因子IL‑1β导致的肠道屏障“变漏”。
热灭活的嗜酸乳杆菌还有用吗？
有报告指出，即使把嗜酸乳杆菌加热杀死（热灭活），它本身以及它的上清液也能在另一种肠道细胞模型（HT‑29）里减轻阿司匹林造成的屏障损伤，主要和调节紧密连接蛋白ZO‑1的表达与位置有关。
Lcr35对肠道屏障的保护作用如何？
为了研究另一株乳杆菌Lcr35对肠道屏障的保护作用，研究人员用Caco‑2细胞在体外搭了一个“肠道屏障模型”，并在细胞下方放入免疫细胞（PBMC）模拟免疫环境。然后用沙门氏菌的LPS（会引发炎症的细菌成分）去刺激细胞，模拟感染带来的炎症损伤。结果是：只用LPS会让屏障变差；但在LPS刺激后再加入Lcr35，并培养到48小时，屏障紧密度（TER）明显回升，比仅LPS组高了87%。这提示Lcr35可能帮助修复被LPS破坏的肠道屏障、减少“肠漏”。
Lcr35如何影响炎症反应？
此外，Lcr35 还能明显减少一种炎症信号分子 IL-8 在“肠上皮细胞 + 免疫细胞（PBMC）”共培养体系中向基底侧（相当于体内朝向血液的一侧）释放，说明它有助于降低炎症反应。
干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）
最近有研究专门看了干酪乳杆菌（Lactobacillus casei，简称 L. casei）对“肠道屏障受损”的保护作用，并探讨是否和肥大细胞有关。
结果发现：和对照相比，干酪乳杆菌能让猪肠上皮细胞的“电阻值（TER）”提高约 60%（电阻越高通常表示屏障越紧密），同时让大分子（葡聚糖）的渗漏减少 80% 以上。面对会引发腹泻的致病菌产肠毒素性大肠杆菌 K88（ETEC K88）时，干酪乳杆菌能减轻肠屏障变漏的情况，关键在于它能阻止紧密连接相关蛋白（occludin、claudin-1、ZO-1）以及免疫识别相关受体（TLR-2、TLR-4）的表达被病原体“压低”。
L. casei DN-114 001
更早的研究也发现，L. casei DN-114 001 的“菌体裂解物”（把菌体打碎后的成分）可以在小鼠 DSS 诱导的肠炎模型中起到保护作用，带来健康收益。L. casei 能抑制 DSS 导致的肠道渗漏增加，这与它降低炎症因子 TNF-α 和 IFN-γ、并改变肠道菌群组成有关。
还有研究发现，L. casei DN-114 001 在 T84 肠上皮细胞中也能对抗肠致病性大肠杆菌（EPEC）感染带来的类似屏障损伤。
L. casei CRL 431：减少感染损伤
比较了不同乳杆菌对抗沙门氏菌感染的效果，发现：
在他们测试的菌株里，只有 L. casei CRL 431 能明显起到保护作用：表现为肠屏障功能更好、局部炎症更低，从而减少感染损伤。
有研究认为，起保护作用的是活菌，不是培养上清液
活的 L. casei 可以防止 TNF-α 和 IFN-γ 导致的 TER 下降。机制上，它可能通过激活 MAPK/PI3K/Akt 这类细胞信号通路、提高 TLR-2 表达，并保护 Caco-2 细胞中 ZO-1 蛋白的水平，从而避免炎症因子引起的通透性升高。
✧ 植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）
有研究发现，植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）以及它产生的一些成分，可能通过修补肠道屏障来减轻肠道炎症（比如溃疡性结肠炎模型中的结肠炎）。如果肠道屏障损伤，肠道通透性升高，细菌或毒素更容易“漏过去”，炎症就会加重。
下面是这些研究想说明的要点：
研究提示这种保护作用和 STAT3 这个细胞信号“开关”有关：如果在细胞实验里把 STAT3 敲低，再用 EPS116 处理，ZO-1 和 occludin 就上不去，肠道通透性反而变高。说明 EPS116 需要通过 STAT3 才能更好地“加固屏障”。
植物乳杆菌可在感染情况下保护肠道屏障
在人正常结肠上皮细胞模型（NCM460）中，植物乳杆菌能减轻 ETEC（产肠毒素大肠杆菌）感染对屏障的破坏。还有研究显示它能增强 NK 细胞产生 IL-22（一种有助于黏膜修复和屏障保护的免疫因子），即使在 ETEC 感染时也能帮助维持紧密连接屏障。
不同菌株对屏障电阻提升明显
屏障电阻（TER）可以粗略理解为细胞单层的密封程度指标：TER 越高，说明屏障越紧密、渗漏越少。
L. plantarum DSM 2648：让 Caco-2 细胞 TER 比对照提高约 235%；还能显著抵消致病性大肠杆菌（EPEC）对 TER 的破坏，并减少 EPEC 黏附。
L. rhamnosus HN001：也能提高 TER（约 148%）。
L. plantarum MB452：在 10 小时内让 TER 随剂量增加，最高比对照高约 60%；同时提高 ZO-1 和 occludin 的表达。
植物乳杆菌 HY7714 可能通过关掉炎症通路，保护紧密连接
在TNF-α（强促炎因子）处理的 Caco-2 单层模型里，HY7714 能保护 ZO-1、claudin-1、occludin 不被破坏。它还抑制一些与炎症和屏障破坏相关的信号（如 NF-κB、MLCK 等）被 TNF-α 诱导升高，提示其可能通过降低炎症信号来维持屏障完整。
植物乳杆菌 LR002 改善小鼠溃疡性结肠炎
修屏障 + 抗炎 + 调菌群。在 DSS 结肠炎/UC 模型中，LR002 能恢复紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin、Claudin-3）的水平。同时降低促炎因子、减少氧化应激；调节肠道菌群，并让短链脂肪酸（SCFA，肠道有益代谢物）水平回升。
机制上可能与激活PPARγ信号、抑制 MAPK/NF-κB 炎症通路有关。
这些研究总体指向同一件事——某些植物乳杆菌菌株或其代谢产物，可能通过增强紧密连接蛋白、降低炎症信号、改善菌群与代谢物，来减少“肠漏”和肠道炎症；不同菌株差别很大；人体研究里未必能直接看到“阻止肠漏”的效果，但在组织/细胞与动物模型中，某些植物乳杆菌确实能增强紧密连接、减轻炎症、提高屏障相关指标。
扩展阅读：
客观认识植物乳杆菌 (L. plantarum) 及其健康益处
✧ 鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）
鼠李糖乳杆菌 LGG 在儿童克罗恩病中的初步研究
较早的研究把一种常见益生菌——鼠李糖乳杆菌 LGG——用于儿童克罗恩病（CD）。结果发现：肠漏明显改善（用尿液中的双糖通透性试验来测），疾病活动度也下降了。但可惜的是，这种改善在随访到 24 周时没有持续下去。
特定菌株 CNCM I-3690 的保护机制
后来又有研究指出：鼠李糖乳杆菌的某个特定菌株 CNCM I-3690，在小鼠炎症模型里能保护肠道屏障。它可以阻止炎症因子 TNF-α 让肠上皮细胞“缝隙变大”（表现为电阻下降），还会影响杯状细胞和黏液层（相当于让肠道表面的保护胶层更稳）。
小鼠的结肠基因表达分析还显示，这个菌株可能通过抑制某些体内蛋白酶，来增强一批与健康肠道屏障相关的基因活动，比如与营养吸收、细胞更新和防护功能有关的基因。
体外实验支持 LGG 的保护作用
很多体外实验（细胞/类器官实验）也支持：活的 LGG 对紧密连接有保护作用，能让屏障在炎症或病原体攻击时更不容易被破坏。
用 TNF-α 和 IFN-γ 模拟炎症攻击 Caco-2 细胞时，活 LGG 可以减轻屏障受损，可能与抑制 NF-κB、ERK1/2 等炎症通路有关；而一些其他乳杆菌即使用更高浓度，也未必能达到同样效果。
在人肠道类器官实验中，活 LGG 能防止 IFN-γ 把关键的紧密连接蛋白压下去。
在“麦醇溶蛋白”（与小麦相关蛋白）诱导屏障变漏的模型中，LGG 能把屏障功能拉回去；不仅活菌有效，热杀死的菌体和它的培养上清（菌分泌/代谢产物的混合物）在某些实验里也显示出一定恢复效果。
在细菌感染中的保护作用
细胞先用活 LGG 处理后，再感染肠出血性大肠杆菌（EHEC O157:H），可以减轻屏障电阻下降、通透性升高，并阻止紧密连接蛋白（如 claudin-1、ZO-1）被“挪位/打散”。但热灭活 LGG 在这类实验里往往效果不明显，提示“活菌状态”可能很关键。
其他不同的 L. rhamnosus 菌株也各有差异
有的本身对屏障指标影响不大，但在大肠杆菌攻击时能起到保护；有的能抑制 TNF-α 造成的损伤并减少 IL‑8（炎症信号）上升，但它的培养上清却未必有效。
总结来说，不少实验提示某些鼠李糖乳杆菌（尤其是 LGG 及特定菌株）可能通过稳定紧密连接、维持黏液层、调节炎症信号等方式，帮助肠道不那么容易漏。但不同菌株、活菌/灭活、以及人体长期效果差异很大；早期儿童克罗恩病研究里也出现了短期改善、长期不一定维持的情况。
✧ 发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum）
发酵乳杆菌 AGR1487
和其他益生菌菌株不一样，发酵乳杆菌 L. fermentum 的 AGR1487 这一株在肠上皮细胞模型（Caco-2）里会削弱屏障：给得越多，细胞层的电阻（TER，常用来衡量屏障是否紧密）下降得越明显，说明细胞之间的封条变松了。
但有趣的是，如果不把细菌本身加进去，而是加入它培养后留下的上清液（可以理解为细菌分泌物/代谢产物的混合液），反而会让TER比对照培养基提高约34%，也就是屏障变得更紧。
AGR1485的不同表现
相比之下，同一物种的另一株 AGR1485（无论是细菌本体还是上清液）对TER基本没影响。
另外，AGR1487 还会让甘露醇更容易穿过细胞单层（甘露醇通量增加），这通常意味着屏障通透性变高、漏得更多；而 AGR1485 不会造成这种变化。
这意味着即使是同一种乳杆菌，不同菌株也可能作用完全不同。AGR1487 会以不利于紧密连接屏障的方式改变细胞内相关基因和蛋白（包括微管蛋白及其相关蛋白）的水平，最终导致肠道屏障功能变差。
✧ 罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri)
最近一些研究发现，某些罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）可能有助于加固肠道屏障、降低肠漏风险。
高脂饮食小鼠模型中的积极效果
在高脂饮食小鼠中的发现，研究人员从人类母乳中分离到一株罗伊氏乳杆菌（L. reuteri FN041）。把它给高脂饮食（HFD）的小鼠后，发现小鼠原本因高脂饮食而更漏的肠道（肠通透性升高）得到了缓解。
与此同时，一些与炎症相关的物质（如LPS、TNF-α、IL-16）水平下降。肠道屏障的关键“封条蛋白”（紧密连接蛋白，如occludin、ZO-1、claudin-6、claudin-7）在高脂饮食下通常会减少，而FN041能阻止这种下降。研究者认为，这种益处与肠道菌群产生的短链脂肪酸变化有关（研究中提示与短链脂肪酸减少相关）。
对细胞层渗漏的抑制作用
在仔猪肠道细胞+致病菌模型中的发现，使用从健康断奶仔猪粪便中分离的罗伊氏乳杆菌，先用它“预处理”肠上皮细胞（IPEC-1），再让细胞感染致病性大肠杆菌ETEC K88。
结果发现：预处理能减少细胞屏障被破坏、降低大分子（如葡聚糖）穿过细胞层的渗漏。但如果只用罗伊氏乳杆菌而不感染细菌，效果不明显或较弱。机制上，这种保护与维持紧密连接蛋白（尤其ZO-1、occludin）有关，并且可能通过MLCK相关通路来实现。也有研究观察到：单独用罗伊氏乳杆菌处理时，细胞层的渗漏指标甚至可降低约25%。
不同菌株的效果略有差异
处理IPEC-J2细胞10小时后，细胞层的电阻（TER，数值越高通常代表屏障越紧）只小幅上升约8%，并伴随claudin-1、occludin、ZO-1轻度增加。更重要的是，在LPS（内毒素）刺激下，这株菌的活菌或培养上清都能阻止紧密连接蛋白被下调，同时抑制炎症因子（TNF-α、IL-6）过度升高。
它也能让TER上升约10%，并减少ETEC导致的屏障变漏。
研究者还发现另一种益生菌詹氏乳杆菌（Lactobacillus jensenii）也能在ETEC攻击时起保护作用，但在没有感染压力时，单独使用对屏障影响不明显。它们的保护效应可能与提升热休克蛋白HSP-27以及增加ZO-1有关，意味着这个菌株是发挥感染压力下的保护作用，而不是预防或维持作用。
扩展阅读：
认识罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)
✧ 唾液乳杆菌 (Lactobacillus salivarius)
L. salivarius SMXD51处理Caco-2细胞24小时后，可使跨上皮电阻（TER）提高约20%；同时还能对抗铜绿假单胞菌PAO1引起的TER下降，起到保护肠道屏障的作用。这种益生与保护效果被认为与上调F-肌动蛋白细胞骨架有关。
进一步比较了不同L. salivarius菌株对过氧化氢（H₂O₂）造成的屏障损伤的保护能力。在检测的33株菌中，UCC118和CCUG38008能通过依赖ERK1/2磷酸化的途径，减轻H₂O₂导致的紧密连接（TJ）蛋白（ZO-1、occludin、claudin-1和JAM）的降解与错位；而无效菌株AH43324则没有这种作用。
在迄今为止报道的各种益生菌细菌中，Bifidobacterium spp.是研究最广泛和使用最广泛的益生菌细菌之一。双歧杆菌属属于放线菌门，目前包括80个(亚)种，它们分布在不同的生态位，包括人类的胃肠道，口腔等。
双歧杆菌属是最早定植人类肠道的细菌，与母乳衍生的低聚糖有关。因此，它们占母乳喂养婴儿肠道中微生物占比很高。B. breve、B. bifidum、B. longum、Bifidobacterium infantis是婴儿阶段常见的检测到的细菌，其中B. bifidum是最突出的物种，其次是B. breve、B. longum、B. infantis。
随着年龄的增长，双歧杆菌的总体下降，但在整个成年期保持相对稳定，并在老年时再次下降。成人肠道中常见的物种包括B. adolescentis和B. catenulatum，其次是B. longum 和 B. bifidum。
需要注意的是，并不存在绝对的“婴儿专属种”和“成人专属种”，只是不同年龄段更常见的种类不同。
为什么双歧杆菌被当作益生菌？
双歧杆菌因为被认为较安全（很多菌株具有GRAS地位，意思是通常被认为是安全的），而且与多种健康益处相关，所以被广泛做成益生菌产品。研究中常提到的潜在作用包括：
因为双歧杆菌本来就是人体肠道的常住居民，不少研究认为它对于维持肠道上皮屏障完整性很关键。
一些研究用16S rRNA（常见的菌群测序方法）分析溃疡性结肠炎患者的肠道菌群时发现：双歧杆菌明显减少，尤其是B. bifidum减少更突出。这提示双歧杆菌（特别是B. bifidum）可能与溃疡性结肠炎的发生发展有关，也可能成为一种有参考价值的微生物标志物。
双歧杆菌怎么加固肠道屏障？
在细胞实验中（如Caco-2、HT-29、T-84等肠上皮细胞模型），用某些双歧杆菌先处理细胞，能够减轻多种因素造成的紧密连接损伤。
机制上常见的解释包括：
一个具体例子：B. bifidum BB1菌株
研究发现，B. bifidum 的某个特定菌株（BB1）能以菌株特异性的方式把肠上皮细胞单层的屏障变得更紧（用TER指标衡量，最高可增加50%–80%，TER越高通常表示屏障越紧）。
保护肠道的机制
有研究用DSS（一种常用来在小鼠体内制造结肠炎/肠损伤的化学物质）做肠道损伤模型，发现一株双歧杆菌 B. bifidum FL-228.1 的预防效果最明显。它之所以能保护肠道，主要做了几件事：
不同双歧杆菌的保护效果
其他动物研究也发现，不同双歧杆菌在多种胃肠道疾病模型中都可能对肠屏障有帮助，例如：
NEC（新生儿坏死性小肠结肠炎）模型：B. infantis能减轻肠通透性升高（不那么漏），并更好地维持 occludin、claudin-4 等紧密连接蛋白在细胞连接处的正常分布，从而降低 NEC 发生率。
另一种 NEC 大鼠模型：B. bifidum 也被证明能改善肠道完整性。
DNBS 诱导的轻度肠炎模型：B. animalissubsp. lactis 能把肠道通透性拉回正常水平，机制包括让多种紧密连接蛋白（尤其 claudin-4）恢复正常，同时帮助结肠局部免疫细胞（Th1/Th2）维持更平衡的状态。
DSS 结肠炎模型：不同菌株效果不一样。有研究显示 双歧杆菌的某个菌株（CCM 7952）能维持紧密连接蛋白表达、降低血液中“肠漏”指标（如 FITC-葡聚糖），疾病严重度也更低；但同物种的另一个菌株（Bl 372）却做不到，说明“菌株差异”很关键。
酒精相关肝病与双歧杆菌的菌株特异性
在酒精相关肝病（长期饮酒）方面，很多研究认为：长期饮酒会导致肠道菌群和代谢物失衡，使肠屏障受损、通透性上升；这样细菌内毒素 LPS 更容易进入门静脉循环，激活 TLR4-NF-κB 通路，引发更多炎症因子。
体外实验也发现，双歧杆菌可以在 LPS 处理的肠上皮细胞模型中降低炎症因子（如 IL-6、TNF-α），并上调/稳定紧密连接蛋白（occludin、claudin-3、ZO-1），从而减少细胞间渗漏。
特别需要强调的是：双歧杆菌的作用高度菌株特异性。同属甚至同种的不同菌株，效果可能完全不同，甚至在免疫反应上方向相反。因此，不能因为某一株有效，就推断所有双歧杆菌都有效。
一些更间接的保护方式
B. infantis 的“无菌条件培养上清”（可以理解为它产生的可溶性代谢物混合物）能抑制 NF-κB 炎症通路，减少 TNF-α 等炎症因子，并阻止炎症因子诱导的肠通透性升高。
B. bifidum 通过酶作用产生成分（如半乳寡糖）后，可能减少沙门氏菌对肠道的黏附和侵袭（相当于降低致病菌“粘上去、钻进去”的机会）。
最后，虽然证据很多，说明双歧杆菌对维持肠屏障有益，但分子机制为什么会这样、到底哪条通路最关键，仍然没有完全弄清。
未来研究的挑战与方向
目前有以下主要难点：
1）菌株差异太大，很难用一套机制解释所有双歧杆菌；
2）它们和人体细胞、以及肠道里其他微生物之间相互作用非常复杂；
3）双歧杆菌不太容易做遗传改造，导致研究工具受限。
未来如果有更好的分子生物学工具、更聚焦的研究，才更有希望把双歧杆菌如何与人体互作并发挥作用的关键机制讲清楚。
扩展阅读：
其他益生菌
✧ 布拉氏酵母菌 (Saccharomyces boulardii)
对肠道屏障的保护作用
较早的研究表明，布拉氏酵母菌(S. boulardii)保护T84单层中EPEC诱导的TER降低和甘露醇通量增加；然而，布拉氏酵母菌不改变健康T84细胞中的TJ屏障功能。
布拉氏酵母菌的保护作用是通过ZO-1的保存和ERK1/2信号通路的抑制介导的。
临床效果
布拉氏酵母菌在第三个月末与未接受益生菌治疗的患者相比，CD患者的肠通透性降低33%。
此外，S. boulardii CNCM I-745已显示出保护免受病原体诱导的TJ屏障功能障碍。
影响上皮屏障完整性的作用
布拉氏酵母菌共孵育有助于维持上皮屏障完整性，而预孵育是显著减少IL-8分泌所必需的。布拉氏酵母菌通过阻断MLC磷酸化并抑制T84感染细胞中的NF-κB和MAPK信号通路来保护屏障功能并抑制EHEC诱导的炎症。
对 Shigella flexneri 感染的影响
另一项研究使用人肠上皮的体外和体内模型检查了布拉氏酵母菌对Shigella flexneri感染的影响。在感染期间，布拉氏酵母菌通过上调TJ蛋白ZO-2并减少ERK、Jun N-末端激酶(JNK)和NF-κB信号通路的激活来增强屏障完整性。
抗炎作用的验证
无细胞布拉氏酵母菌上清液重现了这些抗炎作用。布拉氏酵母菌的抗炎作用在人胎儿肠异种移植模型中得到证实，其中酵母菌株减轻S. flexneri造成的损伤和炎症，但不能预防感染。
✧ E. coli Nissle 1917 (EcN)
只有活的 EcN 益生菌（以及它培养后的上清液，也就是细菌分泌物所在的液体）才能明显增强肠道上皮细胞的“紧密连接”屏障；把细菌热杀死后就几乎没效果。
细胞模型中的屏障增强
在 HT-29 和 Caco-2 细胞模型里，活菌或上清液能让细胞层的电阻（TER，代表屏障紧密程度）提高约 40%–75%，同时让甘露醇这种小分子“漏过去”的程度降低约 40%。
TcpC蛋白的作用机制
研究认为关键原因是 EcN 产生的一种蛋白 TcpC，它会启动细胞内的一些信号通路（如 PKCζ 和 ERK1/2 的磷酸化），并促进紧密连接相关蛋白（如 claudin-14）增加，从而把细胞之间的“缝”收紧。
EcN上清液对肠道屏障的保护作用
EcN 的上清液能防止化疗药 5-FU 导致的肠上皮细胞（IEC-6）屏障变差，表现为 TER 不那么容易下降。
在脓毒症相关的炎症条件下，EcN 上清液可以在体内和体外保护紧密连接屏障：它通过抑制 NF-κB 相关通路，减少会“拉开细胞缝隙”的 MLCK-P-MLC 信号被激活。并且在 TNF-α 和 IFN-γ 这类炎症因子一起存在时，EcN 上清液仍能提高 TER，从而减轻屏障功能障碍。
外膜囊泡的保护机制
EcN 释放的外膜囊泡（OMV，可理解为细菌分泌的“微小包裹”）和可溶性因子，能在 EPEC 致病菌感染时保护 T-84 和 Caco-2 细胞的紧密连接屏障，这种保护与 occludin 和 claudin-14 等紧密连接蛋白不被破坏有关。
在 DSS 诱导的结肠炎小鼠模型中，EcN 还能防止 DSS 造成的肠道通透性升高（减少“肠漏”），这与紧密连接支架蛋白 ZO-1 的表达得以维持有关。
✧ 枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)
比较了三种不同的枯草芽孢杆菌（B. subtilis）菌株对肠道上皮细胞模型（Caco-2）屏障的影响。结果发现：只有其中一株（B. subtilis 29784）能让细胞屏障更“紧”（电阻TER提高约50%），另外两株要么没效果，要么反而让屏障变差。
同时，B. subtilis 29784之所以能增强屏障，和细胞里几种“把细胞缝起来”的关键紧密连接蛋白增加有关，包括ZO-1、occludin和claudin-1。
在抗炎方面，不同菌株的效果也不一样（有明显“菌株差异”）：某些B. subtilis菌株能抑制IL‑1β引发的NF‑κB信号通路激活，从而显著减少炎症相关物质IL‑8的产生，并降低IL‑1β刺激下iNOS蛋白水平的上升。
在坏死性小肠结肠炎（NEC）的细胞和动物模型中研究了两种益生菌（L. plantarum 和 L. rhamnosus）对肠道紧密连接的影响。
细胞实验结果显示屏障增强
在细胞实验里：他们把这两种菌加到 Caco-2 肠上皮细胞表面 5 小时。
结果显示：两种菌都能让细胞层更不漏（TER 升高、葡聚糖更不容易穿过去），说明屏障更紧。
当用 LPS 或 EGTA 这类物质去破坏屏障时，提前用这两种菌处理能减轻损伤，可能与调节 ZO-1（一种关键紧密连接蛋白）有关。
其中 L. rhamnosus 的保护效果看起来比 L. plantarum 更强。
动物模型中益生菌效果不一致
但在大鼠 NEC 模型里（用阪崎克罗诺杆菌感染诱导）：直接给乳杆菌组合反而观察到肠道通透性增加（更漏），这与细胞实验相反。
不过如果在感染前先用这组益生菌预处理，通透性并不会增加，而且还能减少肠道损伤。
作者因此提醒：益生菌并不一定永远是“有益无害”，在某些条件下可能也会刺激或伤害肠上皮，所以临床使用特定菌株需要谨慎。
BWI多菌株益生菌的保护作用
有研究发现，一个叫 BWI 的多菌株益生菌混合物（含 8 种活菌 + 1 种热处理菌株成分）对肠屏障更稳：在 Caco-2 与免疫细胞（THP-1）的共培养模型中，它能维持 occludin（紧密连接蛋白）水平，并激活 AMPK 通路（有助于紧密连接组装），从而保护屏障完整性。
在 LPS 引发的炎症环境下，它还能抑制 NFκB 通路，降低促炎因子相关基因表达。
TER 测量也支持：BWI 能随剂量增加而更有效地防止通透性升高（减少“渗漏”）。
B. bifidum + 嗜热链球菌
一项双盲研究显示：含 B. bifidum 和嗜热链球菌（S. thermophilus） 的商业益生菌配方，能显著减少婴儿的抗生素相关性腹泻。
L. rhamnosus + L. acidophilus + L. helveticus
有研究把L. rhamnosus、L. acidophilus、L. helveticus混合给健康志愿者：当用吲哚美辛（NSAID）人为造成胃肠屏障受损时，活菌能明显减轻“胃”的通透性升高，但对“肠”的通透性影响不明显，说明作用可能因部位不同而不同。
L. helveticus R0052 + B. longum R0175
动物实验中，L. helveticus R0052 与 B. longum R0175联用，能保护心肌梗死后大鼠出现的肠道紧密连接通透性升高；但对健康对照大鼠的屏障并没有明显提升。研究者推测机制可能与抑制NF-κB炎症信号、激活抗凋亡通路以及TLR-2相关调节有关。
很多实验提示改善肠上皮屏障往往需要“活的菌”，因为它们要通过黏附、与上皮细胞直接互动等方式来触发紧密连接的调整；但在个别情况下，细菌产生的特定产物（如胞外多糖）也可能提供类似保护。不同菌株、不同部位、以及是否处在炎症/损伤状态下，都会影响效果。
肠道内壁的上皮细胞之间有一套紧密连接蛋白，像拉链/密封条一样把细胞缝隙关紧，防止细菌、毒素和未消化的大分子随意穿过去，同时又让营养正常吸收。这道屏障一旦变漏，就很容易引发或加重多种胃肠道问题，比如炎症性肠病、肠易激综合征、坏死性小肠结肠炎以及一些病原体导致的肠炎。
越来越多的细胞实验、动物研究和部分临床研究提示：某些益生菌可以帮助维持或修复这道封口带，它们可能通过以下方式保护肠屏障：
而且这些效果往往非常看菌株——同一种类的益生菌，不同菌株效果可能差很多；有时还取决于益生菌是不是活的、它分泌的代谢物、或它表面的成分。另外，它在上皮细胞和免疫细胞里起作用的方式也可能不一样。
不过，我们目前对“益生菌到底是怎样在分子层面修好TJ屏障”的理解还不够完整。
研究结果之所以经常不一致，常见原因包括：
未来更需要做的是：明确哪个菌株通过哪条通路，对哪类人群最有效，并结合肠道菌群检测的结果，分析不同菌群的组成和功能，以指导益生菌的选择。同时，应将剂量、给药方式、疗程标准化，再用设计良好的临床试验去验证这些策略的有效性。
总体来说，益生菌作为一种思路合理的干预手段，确实有潜力帮助加强肠道屏障、缓解与肠漏相关的胃肠疾病，但要实现可靠应用，还需要更扎实的机制研究和更严格的临床证据，免疫功能低下人群使用活菌也应更谨慎。
注：本账号发表的内容仅是用于信息的分享，在采取任何预防、治疗措施之前，请先咨询临床医生。
主要参考文献
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Abahussin HM, Alotaibi MS, Alhazzaa OA, Alotaibi AG, Alsaab SM, Aljawini NA, Alawad AO. Exploring the intricate link between gut microbiota dysbiosis and the aging process: implications for age-related diseases. Gut Pathog. 2025 Dec 14.
Elfers K, Sehnert AS, Wagner A, Zwirner U, Linge H, Kulik U, Poehnert D, Winny M, Gundert B, Aselmann H, Mazzuoli-Weber G. Functional and Structural Investigation of Myenteric Neurons in the Human Colon. Gastro Hep Adv. 2024 Aug 24;4(1):100537.
谷禾健康
“肚子里有蝴蝶”这句话的词源最早出现在弗洛伦斯·匡威(Florence Converse) 于 1908 年撰写的《祈祷之家》一书中。一百多年来，这句话一直被广泛用作成语，它描述了一个人面对压力或惊心动魄的事件时的不安感。
扑腾的蝴蝶不仅隐喻我们体内扑动的感觉，它也是一个术语，描述了一个巨大事件的一系列连锁反应中的最初动作。
特别令人迷惑和应该注意的是，人们将这种感觉描述为起源于肠道而不是其他地方的东西。二十多年来，科学家们一直在追寻这些“蝴蝶”及其起源，他们意识到这种成语可能与受胃肠道（GI）共生微生物影响的“感觉”有关。这些年科学家们在了解共生肠道微生物在人类生理学和病理生理学中的重要性方面取得了惊人的发现。
肠道中的共生微生物通过“肠-脑轴”对宿主行为产生各种影响。 “肠脑轴”是胃肠道系统和中枢神经系统之间的远端连接；它由跨越两个身体系统的复杂信号转导途径组成（这方面详细的文章可以翻看以往谷禾发的相关文章）。肠道细菌及其代谢物发挥“蝴蝶效应”，将信号传播到大脑，最终改变宿主的行为。
下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴是压力调节的经典途径，是将共生肠道微生物、胃肠道、大脑和行为相互连接的最有前途的途径之一;这也反映了肠道内的颤动感。此外，压力信号可以通过迷走神经和传入/传出神经元连接传输到大脑。
面临威胁时通常会感到压力、紧张、担心和焦虑。最近的研究结果表明，应激反应和肠道微生物会相互影响宿主的许多行为结果。为了了解共生肠道微生物在应激调节和反应中的作用，许多研究使用限微生物动物、16S rRNA 测序、宏基因组测序、粪便微生物群移植、抗生素治疗和益生菌来揭示宿主-微生物之间相互交织的相互作用。
本文重点关注啮齿类动物作为模式生物，探索肠道微生物群、压力和行为之间的因果关系。还纳入了一些临床观察结果来深入说明问题。
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心理压力是一个全球性问题，影响着全世界至少三分之一的人口，并增加了患多种精神疾病的风险。这几年越来越多的证据表明，肠道及其栖息的微生物可以调节压力和与压力相关的行为异常。
当面临厌恶压力刺激时，压力感知、整合和应对是大脑的重要功能。压力相关信息被整合到感觉皮层，然后将信号发送到边缘系统、下丘脑和脑干，以激活 HPA 轴以及交感神经和副交感神经。
交感神经和副交感神经传播应激反应以引起体内各个系统的快速适应。检测来自外部环境的压力信号的大脑区域与参与情绪的大脑区域重叠，从而协调一致地协调动物或人类的压力反应。
下丘脑室旁核的核心作用：整合压力信号和调节应激反应
在参与调节应激反应的大脑区域中，下丘脑室旁核 (PVN) 在整合来自环境刺激的信号并进一步触发下游神经传递方面发挥着核心作用。 PVN 接受来自边缘系统和脑干的神经支配，调节 HPA 轴并整合应激后的反应。 PVN 中分布着各种类型的神经元。主要是，PVN 和其他相关大脑区域中的促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH) 神经元对不同形式的压力做出反应。
注：促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH) 是一种由下丘脑室旁核 (PVN) 产生的神经肽。它是下丘脑-垂体-肾上腺轴 (HPA轴) 中的关键调节因子之一。CRH的主要功能是刺激垂体前叶分泌促肾上腺皮质激素 (ACTH)。ACTH进而刺激肾上腺皮质分泌皮质醇和其他类固醇激素。CRH的释放通常受到多种刺激因素的调控，如应激、体内环境的变化和生物节律。CRH的异常释放与许多疾病和症状有关，如抑郁症、焦虑症和肾上腺皮质功能不全等。
在下图中，总结了PVN中的CRH神经元与终纹床核（BNST）和杏仁核细胞在应激反应中相互作用的发现。这些大脑区域对于确定循环皮质酮水平和动物行为输出至关重要。
下丘脑室旁核(PVN)与其他大脑区域对压力暴露的反应
doi: 10.1186/s12929-023-00984-6
注：循环皮质酮是指在血液中循环的一种皮质酮激素，也被称为血浆皮质酮。皮质酮是由肾上腺皮质分泌的一种类固醇激素，它在机体的应激反应中起着重要的作用。循环皮质酮的水平在应激反应中通常会升高，它可以促进葡萄糖的产生、调节蛋白质和脂肪代谢，并参与免疫和炎症反应。
作为应激反应的中枢，PVN CRH 神经元可以被应激刺激触发，随后引发多种内在行为反应。
研究表明，在迫在眉睫的严峻任务中可以检测到 PVN 中 CRH 神经元活动的增加，这是一种模仿来自天空的捕食者威胁的方法，其中大多数小鼠表现出逃避行为，对迫在眉睫的阴影几乎没有冻结反应。
注：冻结反应是指在面对威胁或危险时，个体表现出明显的静止和冻结的反应。这种反应是动物和人类在面对潜在的威胁时的一种自我保护机制。当个体感知到威胁时，自主神经系统会释放肾上腺素等应激激素，导致身体进入一种高度警觉和紧张的状态。在这种状态下，个体可能会减少运动、停止呼吸、固定目光等，以最大程度地减少被威胁的可能性。这种反应在野生动物中常见，并且在人类中也可以观察到，尤其是在面对极端的恐惧、惊吓或创伤性事件时。增加冻结反应有助于个体在危险环境中保持相对安全，但在某些情况下也可能导致无助和无法应对的感觉。
PVN中的CRH神经元：与逃避行为和冻结反应的调节有关
沉默 PVN CRH 神经元会减少逃避行为，但会增加冻结反应。此外，PVN CRH 神经元预测迫在眉睫的威胁并编码压力可控性。同样，另一项研究表明，PVN 中的 CRH 神经元会对厌恶刺激做出反应，例如强迫游泳、尾巴约束、头顶物体、迫近，甚至腹腔注射。
PVN中的CRH神经元：与易感内脏疼痛的关联性
在一项研究中，与弹性小鼠相比，在小鼠经历母体分离后，易感内脏疼痛的小鼠在下丘脑室旁核（PVN）中显示出c-Fos阳性的促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）神经元数量增加。
c-Fos是一种早期基因转录因子，它在神经元受到刺激后会被激活，并表达出来。因此，c-Fos的阳性表达可以作为神经元活动的标志。
在这种情况下，研究发现，在经历母体分离后易感内脏疼痛的小鼠中，PVN中的CRH神经元数量增加。这表明这些神经元在应激反应中被激活，并可能参与调节内脏疼痛的感受和处理。
PVN中的CRH神经元：在光遗传学刺激下对小鼠行为和压力信号传递的调控作用
研究发现，通过光遗传学刺激PVN 中的 CRH 神经元，可以增加小鼠的自我梳理行为，并改变其他家庭笼行为，类似于经历了足部电击的小鼠。通过增加环境的威胁水平，可以减弱刺激下丘脑下垂体后叶神经元的光遗传刺激对自我梳理行为的影响。研究还发现，从受压小鼠到未受压小鼠的压力信号传递需要激活两者的下丘脑下垂体后叶神经元。在社交互动测试中，刺激下丘脑下垂体后叶神经元会抑制社交行为并增加挖掘行为，同时导致皮质酮水平升高。
与此相反，并非所有的应激反应都与下丘脑下垂体后叶神经元有关。通过光遗传学激活下丘脑向腹外侧延髓的兴奋性投射，而不是下丘脑下垂体后叶神经元，可以在未经应激暴露的情况下在小鼠中重现应激诱导的高血糖现象。尽管如此，这些研究表明，当面临迫在眉睫的威胁时，下丘脑下垂体后叶神经元对于控制应激反应和行为至关重要。
BNST中CRH神经元：在应激反应调节中的作用
BNST（终纹床核）是连接与情绪有关的各个脑区的中继站。杏仁核-BNST和BNST-PVN回路参与应激反应调节。先前的研究表明，BNST由几个亚区组成，并向下丘脑下垂体发送不同的投射。在BNST回路中光遗传学激活基底侧杏仁核可以预防接受社交挫败应激的小鼠的焦虑行为。BNST的前部病变抑制了应激刺激后下丘脑和下丘脑-垂体-肾上腺轴的激活。
注：终纹床核是是应激反应神经回路中的关键节点，与身体的压力反应、焦虑和成瘾有关。BNST 损伤会改变与压力相关的皮质醇释放。
BNST后部损伤会增加急性束缚应激后下丘脑下垂体中的皮质酮水平和c-Fos阳性细胞数。应激暴露也会影响BNST的神经活动。捕食者应激、十字迷宫和束缚应激可增强BNST中CRH神经元的神经活动。然而，抑制BNST中的CRH神经元无法恢复应激引起的社交障碍，表明BNST可能受应激影响但不直接调节应激反应。
杏仁核：在压力和情绪调节中的作用
杏仁核是一个关键结构，与情绪处理和对压力的生理反应相关。杏仁核的各个子区域参与不同的机制来调节不同类型的压力源暴露。急性心理压力会增加内侧杏仁核 (MeA) 中 c-Fos 阳性细胞的数量，并增强中央核中的抑制性神经元活动杏仁核 (CeA)。
然而，杏仁核和 PVN 之间有限的直接连接可以调节应激反应。应激引起的免疫失调与 CeA 中不同的神经元群有关。确定了 CeA/PVN 和脾神经之间在应激相关免疫调节中的回路。人工激活 CeA 和 PVN 中的 CRH 神经元可增加脾浆细胞的形成。
将小鼠置于高架平台上不仅增加了CRH神经元活性，还促进了脾浆细胞形成，表明CeA和PVN参与了应激诱导的免疫反应。当小鼠暴露于捕食者气味时，抑制 mSTN 中的 CRH 神经元会增加冻结和隐现行为的潜伏期，并缩短适应捕食者威胁的快速眼动-睡眠反应的持续时间。
其他大脑区域的CRH神经元：在应激反应中发挥作用
捕食者刺激促进小鼠从快速眼动睡眠中快速唤醒。 最近的一项研究。研究表明，在快速动眼睡眠期间，内侧底丘脑核 (mSTN) 中的 CRH 神经元因外部刺激而被捕食者气味暴露所激活焦虑和抑郁样行为 和 BLA 中的神经活动，从而增加食物摄入量。
其他研究还表明，外周注射脂多糖 (LPS) 会增加 CeA 中的神经活动，从而减少食物摄入。CeA 病变在全身注射白细胞介素 (IL)-1 后阻止了 CRH 和促肾上腺皮质激素 (ACTH) 的释放。
总体而言，压力暴露会触发 PVN CRH 神经元与其他大脑区域对各种刺激做出反应。 PVN CRH 神经元似乎是连接其他大脑区域以启动压力反应和应对机制的中枢。了解应激反应的中心通路对于发现肠道微生物调节的信号通路非常重要。
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压力应对机制和适应对于生存至关重要。动物以多种方式应对压力，包括生理和行为的变化。有趣的是，科学家通过啮齿动物模型发现压力暴露会影响肠道微生物群（下表）。
急性和慢性应激条件下共生微生物组和行为的适应
doi: 10.1186/s12929-023-00984-6
不可预测的慢性轻度应激
不可预测的慢性轻度应激 (UCMS) 是一种实验条件，会引起类似于慢性且未解决的应激暴露的生理和神经变化。该实验条件下的小鼠通常表现出抑郁样行为，与抑郁症患者相似，但焦虑样行为没有明显变化。
有趣的是，改变后的厚壁菌门和软壁菌门(Phylum Tenericutes)在 UCMS 动物中得到一致观察。
注：软壁菌门是细菌界下的一个门，典型物种如支原体。
值得注意的是，UCMS中乳杆菌科细菌减少了 。 而且肠道核心菌属-粪球菌属（Coprococcus）在 UCMS 小鼠和人类抑郁症队列中减少。
慢性社会挫败压力
慢性社会挫败压力(CSDS)是一种社会心理压力，具有非凡的面部、结构和预测有效性。CSDS后的行为结局很复杂，包括抑郁样行为、焦虑样行为增加，以及社交行为减少。同样，CSDS转移的微生物组分析比UCMS转移的微生物组分析更复杂。
慢性社交失败压力是一种实验动物模型，用于研究社交压力对动物行为和生理的影响。这个模型通常用于研究抑郁症和焦虑症等精神疾病的机制和治疗方法。
在CSDS模型中，实验动物（通常是小鼠）被暴露于反复的社交失败和攻击中，例如与更强壮的同种异性动物进行斗争。这种持续的社交失败经历会导致动物出现一系列的行为和生理改变，包括社交退缩、抑郁样行为、焦虑、食欲和睡眠紊乱等。
研究人员一般使用CSDS模型来研究社交压力对大脑神经回路、神经递质系统和免疫系统的影响，以及潜在的治疗策略，例如抗抑郁药物和行为疗法。这个模型有助于理解社交压力对心理健康的影响，并为精神疾病的研究提供了一个可靠的实验基础。
研究发现CSDS后的行为结果是复杂的，包括抑郁样行为、焦虑样行为的增加以及社交行为的减少。同样，CSDS引起的微生物组轮廓变化比UCMS引起的更为复杂。CSDS后，拟杆菌门和Helicobacteracea 的数量增加。相反，厚壁菌门中的一些细菌，如瘤胃菌科(Ruminococcaceae)，在CSDS后发生了改变，唯独乳杆菌没有变化。
社交过度交叉
社交过度交叉（SOC）是一种模拟增加住房密度的方法。SOC对行为的影响很小。小鼠只在高架十字迷宫中显示出速度增加和进入光/暗盒中的黑暗室次数增加。然而，SOC后微生物组的变化更为显著。SOC增加了Akkermansia muciniphila和Anaerostipes的相对丰度，并减少了Erysipelotrichaceae家族、Lactobacillus和Bacteroides acidifaciens（产酸拟杆菌）物种的相对丰度。
约束压力
约束压力是限制啮齿动物运动的经典方法。啮齿类动物在受到约束压力后会出现类似焦虑和抑郁的行为。虽然肠道中的许多细菌类群发生了改变，但厚壁菌门似乎是最容易被慢性束缚应激改变的细菌，尤其是乳杆菌科、毛螺菌科(Lachnospiraceae)。
WAS小鼠是一种实验动物模型，用于研究自闭症和相关神经发育障碍。WAS代表”Wiskott-Aldrich syndrome”，是一种罕见的遗传性免疫缺陷病，患者通常表现出免疫功能异常、血小板减少和湿疹等症状。
WAS小鼠是通过基因突变技术，使小鼠的WAS基因发生突变，从而模拟人类WAS综合征。这些小鼠在行为和神经发育方面表现出与自闭症相关的特征，例如社交互动减少、沟通障碍、刻板行为和认知功能障碍等。
WAS是一种强烈的心理压力因素，会破坏肠道上皮紧密连接的完整性。与其他压力模型相比，单独的WAS对行为产生的影响不大。然而，WAS会影响粪便微生物组，导致拟杆菌门减少、厚壁菌门增加和变形菌门增加。当分析小肠和结肠的内容物时，WAS小鼠的乳杆菌科和未分类的拟杆菌门数量较低。
根据我们调查和总结，微生物组对压力的适应可能受到不同类型的压力、压力暴露时间、动物来源、饮食等因素的影响（下表）。在接受不同类型压力暴露后，已报道有几个细菌分类在不同研究中存在差异。
压力暴露会下会减少的细菌：
相反，压力暴露会增加的细菌：
注：研究人员观察到Anaerofustis菌与睡醒后30分钟内唾液皮质醇水平升高呈正相关
注：代表菌种幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)
在这些研究中，Lactobacillus物种是在压力暴露后最一致减少的细菌分类。其余菌谷禾会逐步为大家科普。
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对小鼠的研究表明，压力暴露会改变肠道微生物组的组成并改变细菌分类群，这引出了另一个问题：肠道细菌是否在压力反应调节中发挥积极作用？
无菌和抗生素处理模型：揭示肠道微生物对应激反应的影响
为了解决这个问题，无菌和抗生素处理的啮齿动物是“敲除”共生菌群的理想模型，无论是持续性还是有条件的。令人惊讶的是，大多数研究表明，啮齿动物中的微生物群耗竭会增强应激反应并增加应激激素皮质酮。皮质酮是啮齿动物中的一种糖皮质激素（人类中的皮质醇），它是应激反应时分泌的重要类固醇激素。
然而，并非所有的研究都显示无菌啮齿动物在暴露于应激条件后会表现出过度的应激反应和更高水平的皮质酮。在测量无菌啮齿动物基线皮质酮水平时，尚未得出一致的结果。这些研究发现，下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPA)是肠道微生物改变宿主生理的重要调节因子；这引发了肠道微生物在应激抑制中可能发挥关键作用的可能性。
无菌啮齿动物明确表明肠道微生物的耗竭会导致异常的应激反应，包括皮质酮增加、与应激信号传导相关的基因表达改变以及异常的行为后果。虽然无菌模型是研究微生物对应激应对机制影响的宝贵工具，但需要注意下无菌模型的局限性。
无菌模型和抗生素给药模型：在研究应激反应时的局限性
无菌动物从出生开始就缺乏与微生物的接触，与常规饲养动物相比，它们可能表现出几个发育差异。这些差异包括肠道形态的改变、未成熟的黏膜免疫系统、口服耐受发育的延迟、上皮细胞周转减缓以及神经内分泌功能的改变，尤其是在早期生命阶段。对于这些差异的警告意识到了无菌模型在人体生理背景下的人为性质。
与无菌小鼠模型并行，广泛采用抗生素给药，以阐明肠道微生物在应激反应中扮演的角色。抗生素给药是一种控制共生微生物清除时间的有力工具。但是，年龄、治疗时间窗口、抗生素种类和剂量都是获得与无菌啮齿动物一致结果的关键因素。
此外，由于胃肠道不同区域对不同种类肠道细菌有地理选择性，完全清除肠道微生物还是一个挑战。只有少数研究能通过给予抗生素在无菌小鼠体内成功再现应激反应增强情况。
两项研究采用了类似的广谱抗生素药物组合(ABX),显示ABX的慢性治疗会导致小鼠基础皮质酮水平升高以及社交暴露后也会升高。
另外两项研究显示，口服单一抗生素的急性或慢性给药会导致小鼠在受到急性应激后，皮质酮水平升高。
皮质酮
皮质酮是一种 21-羟基类固醇，由在11和21位被羟基基团和氧代基团取代的孕 4-烯组成在位置3和20。皮质酮是在肾上腺皮质中产生的皮质类固醇类型的21碳类固醇激素。它具有人类代谢物和小鼠代谢物的作用。
糖皮质激素（人类为皮质醇，啮齿类动物为皮质酮）是类固醇激素，由肾上腺根据生理信号和压力以昼夜节律方式合成和释放。
肾上腺释放糖皮质激素的昼夜节律受下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴调节。来自视交叉上核 (SCN) 的输入刺激下丘脑的室旁核 (PVN)，释放促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH) 和精氨酸加压素 (AVP)。
这些激素作用于垂体前叶，激活促肾上腺皮质激素细胞，将促肾上腺皮质激素 (ACTH) 分泌到体循环中。
随后，ACTH作用于肾上腺皮质，刺激糖皮质激素的合成和释放。一旦从肾上腺释放到血液循环中，糖皮质激素就会进入靶组织，调节多种生理过程，包括新陈代谢、免疫功能、骨骼生长、心血管功能、生殖和认知。
由于其亲脂性，糖皮质激素不能预先合成并储存在肾上腺中，但必须在 ACTH 刺激下快速合成（使用许多酶促反应）。 HPA 系统内的这种前馈机制通过作用于垂体前叶和下丘脑内的糖皮质激素的负反馈来平衡，以分别抑制 ACTH 和 CRH 的进一步释放。
因此，人类血清皮质醇浓度在早晨达到峰值，在夜间最低。 HPA 轴是中央应激反应系统，负责应激反应的适应部分，试图恢复体内平衡。应激反应的不当调节与多种疾病有关，包括自身免疫性疾病、高血压、情感障碍和重度抑郁症。全身血清糖皮质激素水平由肾上腺糖皮质激素合成维持，但糖皮质激素的可用性在组织或细胞水平上进一步调节。
有趣的是，用抗生素对小鼠进行发育期治疗在各种条件下降低了皮质酮水平。对大鼠进行抗生素治疗也会降低皮质酮水平，表明存在模型依赖效应。其他研究表明，抗生素对皮质酮水平没有影响。虽然抗生素给药是研究肠道菌群对大脑和行为影响的有效方法，但在实验设计中需要仔细考虑。
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小鼠大脑应激反应失调的现象在无共生微生物的小鼠中被广泛观察到。一些研究调查了肠道微生物耗竭小鼠中糖皮质激素受体（GR）、CRH及下游信号通路的基因表达水平。发现在应激暴露后，无菌小鼠海马CA1区和颗粒回（DG）中观察到皮质酮水平升高和GR mRNA水平降低。
无菌小鼠下丘脑中CRF表达水平较高。皮质中GR基因表达水平较低，但下丘脑和海马中未观察到这种情况。
在基线条件下，GF小鼠海马中的GR下游信号通路，包括Slc22a5、Aqp1、Stat5a、Ampd3、Plekhf1和Cyb561等基因表达上调。
在WAS后，与SPF小鼠相比，GF小鼠海马CA1区的神经活动减少。
最近的研究发现，肠道共生微生物对于抑制宿主的应激反应和增加社交行为至关重要。在与陌生老鼠进行短暂社交互动后，无菌小鼠的应激激素皮质酮水平升高。
与此同时，多个与应对应激有关的大脑区域的神经活动也得到了上调，包括下丘脑旁室核(PVN)、海马齿状回(DG)和肾上腺背侧床核(adBNST)。
在成年阶段接受抗生素治疗的小鼠中，这种应激激素和神经活动的上调现象也得到了重复。此外，这项研究还表明，GF小鼠的海马（Arc、Fos、cJun、JunB、Egr1、Egr2、Gadd45b、Gadd45g、Bdnf）和下丘脑（Arc、Fos、Egr1）中的即时早期基因表达上调，而脑干（cJun、JunB、Egr1、Gadd45b、Gadd45g、Bdnf）中的即时早期基因表达下调。
然而，在基线和应激条件下，接受抗生素治疗的小鼠中应激相关基因表达并没有发生改变。只有在社交互动后，ABX小鼠的Crh基因表达上调，而在暴露于新环境后，ABX小鼠的Ucn基因表达上调。
以上小编概括起来就是：
最新的研究发现，肠道微生物对于调节宿主的应激反应和社交行为非常重要。在实验中，当无菌的小鼠与陌生的老鼠进行短暂的社交互动后，它们的应激激素皮质酮水平会增加。
在接受抗生素治疗的成年小鼠中，这种应激激素和神经活动的增加现象也得到了重复。此外，研究还发现，没有微生物的小鼠的海马和下丘脑中的即时早期基因表达上调，而脑干中的即时早期基因表达下调。
然而，在接受抗生素治疗的小鼠中，无论是在正常状态还是应激条件下，与应激相关的基因表达并没有发生改变。只有在社交互动后，接受抗生素治疗的小鼠的某些基因表达会增加。这些研究结果表明，肠道微生物对于调节应激反应和社交行为起着重要作用。
应激反应神经元的干扰可以改变小鼠的社交行为和皮质酮水平
为了进一步研究神经元在脑回路中的干扰是否能够改变小鼠的应激激素和社交行为，采用了基因消除策略和化学遗传学方法来干扰接受抗生素治疗的小鼠中的应激反应神经元。
该研究通过对接受抗生素治疗的小鼠进行基因消除和化学遗传学方法的干预，发现破坏应激反应神经元可以恢复社交缺陷并抑制皮质酮水平。特别是在下丘脑中基因消除GR会降低社交行为，并在社交互动后增加皮质酮水平。沉默PVN CRH神经元可以抑制皮质酮水平的增加并阻止社交缺陷的发展（下图）。
肠道共生微生物是抑制宿主应激反应神经元增加社会行为所必需的
编辑
doi: 10.1186/s12929-023-00984-6
PVN中CRH神经元活动的改变，可能是社交行为和应激反应失调的原因
与此相反，adBNST CRH神经元的这些效应在ABX小鼠中未观察到。此外，去肾上腺和药物阻断GR以及皮质酮合成可以恢复微生物缺失小鼠的社交互动行为。因此，该研究认为，在没有微生物组的小鼠中，社交行为和应激反应的失调更可能是由于PVN CRH神经元的神经活动改变，而不是应激相关基因表达的改变或PVN相关神经回路的结构改变。这项研究为共生菌通过特定途径驱动宿主行为的应激应对提供了证据。
神经科学技术的进步使科学家能够精确地研究受微生物组调节的神经回路，并进一步发现微生物组介导的与应激相关的神经回路的机制。
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压力条件下大脑中的神经元已经得到了广泛的研究，但肠道源的压力信号尚未完全阐明。糖皮质激素是一类肾上腺皮质激素，主要由肾上腺分泌，部分由肾上腺外系统分泌。
尽管肾上腺糖皮质激素在应对压力中起着作用，但肠道中肾上腺外糖皮质激素的生理作用仍未被理解。
肾上腺中的糖皮质激素合成途径涉及线粒体中的一系列步骤：
基于合成皮质酮的生化过程的基本区别，肾上腺外糖皮质激素的生理作用被认为与应对压力无关。
肠道上皮细胞对肾上腺外糖皮质激素的合成贡献
肠道上皮细胞是肾上腺外糖皮质激素合成的主要产生者。小肠、大肠和阑尾中表达了参与类固醇合成的关键酶，包括Cyp11a1和Cyp11b1。肠道糖皮质激素被认为对肠道微环境有贡献。研究表明，系统免疫挑战会上调糖皮质激素合成，并与肠道免疫细胞相互作用。炎症因子肿瘤坏死因子α（TNFα）和脂多糖（LPS）诱导的免疫系统激活促进肠道糖皮质激素合成。然而，白细胞介素1β（IL-1β）在体外模型中抑制肠道上皮细胞的糖皮质激素信号传导。
糖皮质激素在肠道屏障功能和免疫调节中的作用
糖皮质激素激动剂地塞米松可增加上皮细胞的屏障功能，但与细胞因子联合处理可能影响屏障功能。长期使用地塞米松可能影响上皮细胞通透性和基因表达，从而改变细胞的结构和功能。细菌内毒素LPS注射后，肾上腺外组织产生的皮质酮水平显著增加。因此，肾上腺外糖皮质激素主要具有免疫调节功能，与典型的应激信号有所不同。
肠道糖皮质激素合成在IBD中的降低及其与疾病发展的关系
肠道糖皮质激素合成在炎症性肠病（IBD）患者中表达水平显著降低，暗示肠道糖皮质激素合成障碍可能参与了IBD的发展。肠道糖皮质激素在炎症期间起到抑制肿瘤发展和生长的关键作用。然而，在肿瘤期间，Cyp11b1介导的糖皮质激素合成抑制抗肿瘤免疫反应，促进免疫逃逸。这为肿瘤治疗提供了有希望的治疗靶点。这些发现突显了肠道糖皮质激素合成在调节胃肠道疾病中的重要作用。
通过对无菌小鼠的研究，了解到失去菌群会如何改变肠道的应激反应。在基线、免疫挑战和应激暴露条件下，无菌小鼠的肠道应激相关基因表达发生改变。
在社会挫败和急性束缚应激条件下，糖皮质激素合成基因表达差异
在社会挫败和急性束缚应激条件下，比较了SPF（无特定病原体动物）小鼠和无菌小鼠的垂体、肾上腺和肠道的糖皮质激素合成基因表达。简而言之，社会挫败应激后，SPF小鼠的结肠中的Crh和Ucn2基因表达上调，而GF小鼠中则保持不变，部分原因是GF小鼠基线水平的增加。
有趣的是，无论GF小鼠基线水平是否增加，在社会挫败应激后，Hsd11b1的下调在SPF小鼠和GF小鼠中都观察到。另一项研究调查了GF小鼠肠道中糖皮质激素合成的肠段特异性。急性束缚应激和菌群的存在改变了GF小鼠回肠和结肠中Nr5a2（编码LRH-1）和Hsd3b2的表达。然而，与回肠相比，结肠中的糖皮质激素合成基因的改变更为显著。
HPA轴对糖皮质激素分泌的调节
doi: 10.1016/j.rdc.2015.08.002
这些研究表明：肠道糖皮质激素合成可能是肠道细菌调节应激反应的关键途径。肠道细菌如何影响下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）的精确机制尚不清楚。肠道外肾上腺糖皮质激素合成是一个值得研究的有希望的途径。
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乳杆菌（Lactobacillus）
鼠李糖乳杆菌 (L. rhamnosus GG)
鼠李糖乳杆菌作为益生菌已经使用了几十年。
鼠李糖乳杆菌GG减轻了母体分离大鼠和高脂饮食小鼠中急性约束应激诱导的皮质酮。
鼠李糖乳杆菌JB-1通过膈下迷走神经以应变依赖的方式降低急性约束应激诱导的皮质酮水平。母鼠分离后，幼鼠立即表现出高皮质酮水平。
口服鼠李糖乳杆菌R0011菌株（95%）和瑞士乳杆菌R0052菌株（5%）可以防止皮质酮水平增加。
除了鼠李糖物种外，副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌和其他物种已被证明在各种模型中调节应激。
副干酪乳杆菌 (L. paracasei )
副干酪乳杆菌Lpc-37的给药慢性降低了由慢性日常约束应激引起的皮质酮水平。
副干酪乳杆菌HT6有效地防止了早期生活压力社会经历引起的大脑GR表达变化。
副干酪乳杆菌PS23和植物乳杆菌PS128降低了早期生活压力诱导的皮质酮水平。
干酪乳杆菌（L. casei）
干酪乳杆菌Shirota菌株降低了大鼠WAS诱导的皮质酮水平和人类学业压力诱导的皮质醇水平。
干酪乳杆菌DKGF7抑制慢性约束应激诱导的皮质酮。
植物乳杆菌 (L. plantarum)
植物乳杆菌CCFM8610和干酪乳杆菌M2-01-R02-S01（M2S01）在WAS和柠檬酸杆菌诱导的肠易激综合征（IBS）模型中抑制皮质酮水平。
植物乳杆菌LRCC5310、植物乳杆菌LRCC5314和天然乳杆菌BNR17抑制了慢性冷应激和高脂饮食诱导的皮质酮升高。
路氏乳杆菌（L. reuteri）
路氏乳杆菌胞外多糖抑制氨苄青霉素诱导的皮质酮。路氏乳杆菌ATCC-PTA-6475在伤口愈合过程中下调皮质酮水平。
路氏乳杆菌NK33、约氏乳杆菌（L. johnsonii）分离株、约氏乳酸杆菌BS15和粘膜乳杆菌NK41抑制固定应激诱导的皮质酮升高。
其他乳杆菌
发酵乳杆菌(L. fermentum)CECT 5716减轻了WAS和母体分离诱导的皮质酮水平。用热灭活的发酵乳杆菌和德氏乳杆菌（ADR-159）治疗可降低皮质酮的基线水平并增加社交能力。
L.helveticus NS8可减少慢性约束应激诱导的皮质酮。用L.farciminis ML-7处理成功抑制了部分约束应力诱导的HPA轴的激活。
然而，并非所有乳杆菌物种都对应激反应产生下调作用，包括副干酪乳杆菌N1115、植物乳杆菌LP12407、植物乳菌LP12418，唾液乳杆菌UCC118、干酪乳杆菌CRL431、唾液乳杆菌HA113。此外，与安慰剂组相比，著名的益生菌鼠李糖乳杆菌JB-1不能改变皮质醇并释放压力。
双歧杆菌 (Bifidobacterium)
除了乳酸杆菌外，双歧杆菌是另一个已被广泛研究用于应激调节的细菌属。
B. subtilis在GF小鼠中的单克隆作用减弱了约束应激诱导的ACTH和皮质酮水平的增加。
青春双歧杆菌NK98、青春双歧杆菌IM38和长双歧杆菌NK46抑制固定应激诱导的皮质酮升高。
假链状双歧杆菌B. pseudocatenulatum CECT 7765和双歧双歧杆菌B.bifidum G9-1（BBG9-1）减轻了母体分离引起的皮质酮水平升高。
B.breve菌株M2CF22M7和CCFM1025减少了UCMS诱导的皮质酮产生。
在一项临床研究中，长双歧杆菌1714的给药降低了应激诱导事件后的应激激素水平。
同样，并非所有双歧杆菌物种都参与应激调节，包括婴儿双歧杆菌35624、短双歧杆菌UCC2003、长双歧杆菌1714、短芽孢杆菌1205。
益生菌混合物
结合乳酸杆菌和双歧杆菌的益生菌混合物也具有应激调节作用。L.helveticus R0052和B.longum R0175（Probio’Stick®）降低了WAS诱导的皮质酮升高。
用益生菌瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌和长双歧杆菌联合治疗可抑制UCMS大鼠的ACTH和皮质酮水平。
然而，不同细菌相互作用的机制可能很复杂。相反，母体使用B. animalis subsp. actis BB-12®和Propionibacterium jensenii 702可以增加新生儿皮质醇的水平。
其他不常见的益生菌
其他不常用作益生菌的细菌也在较小程度上调节应激诱导的激素。GF小鼠中大肠杆菌而非脆弱拟杆菌的单克隆作用降低了皮质酮的基础水平。给予克雷伯菌和大肠杆菌增加了皮质酮的基线水平。吴等人用抗生素（氨苄青霉素、万古霉素和甲硝唑；AVM）联合治疗小鼠，发现与全谱ABX治疗的小鼠相比，社交行为得到了保护，应激反应受到了抑制。当将AVM肠道微生物群移植到GF受体小鼠时，保留的社会行为和减少的应激反应被转移，表明AVM微生物群中的肠道细菌发挥了积极作用。
粪肠球菌——在社交活动中促进社交行为并抑制皮质酮水平升高的关键细菌
粪肠球菌（Enterococcus faecalis）是一种乳酸菌，对抗生素和许多其他压力源具有耐药性。粪肠球菌在宿主中的功能作用是多方面的，并且具有菌株特异性。
粪肠球菌是一种常见于尿路感染的常见病原体。另一方面，粪肠球菌已被广泛用作益生菌或食品添加剂。
粪肠球菌在ABX和GF小鼠中的定殖可以促进它们的社交行为，但只抑制ABX小鼠的皮质酮水平，而不是GF小鼠。
粪肠球菌可以调节神经系统和宿主行为
粪肠球菌EC-12菌株降低了焦虑反应，并改变了前额叶皮层中去甲肾上腺素和加压素的受体。
粪肠球菌SF3B菌株和EF-2001菌株已被证明可以缓解结肠炎诱导的肠道神经传递和病理。此外，粪肠球菌可以合成酪胺和苯乙胺，这两种神经活性分子被称为微量胺，能够调节宿主神经系统。
物质P刺激粪肠球菌V583菌株中酪胺和乳酸的产生，并增强肠道体外模型中的细胞毒性和细菌移位。
粪肠球菌AG5可增加宿主中的长链和短链脂肪酸，这可能通过间接方式间接影响神经系统。
一份报告发现，小鼠感染致病性粪肠球菌菌株K9和CP-1，会急性增加皮质酮，这表明粪肠球菌可以改变宿主中的糖皮质激素信号。临床上，粪肠球菌存在于89.3%的健康对照组中，而只存在于58.3%的神经发育障碍、58.3%的混合特异性发育障碍和55.6%的表达和接受语言障碍。
此外，粪肠球菌的给药对母体免疫激活的后代的重复行为和焦虑样行为没有产生任何影响。
总之，肠道细菌对宿主情绪和应激反应产生影响的分子和细胞机制将在未来进行研究。尽管在动物研究中微生物群对HPA轴有显著影响，但还需要更多的临床研究来支持使用益生菌缓解人类压力水平的概念。
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益生元是从食物中提取的不可消化成分，用于促进微生物（主要在胃肠道中）的生长。
合生元是将益生元和益生菌结合起来，对宿主产生协同作用。
先前的研究表明，益生元和合生元治疗都可以改变啮齿动物模型中的皮质酮水平。很少有研究调查益生元和压力暴露之间的相互作用及其对控制皮质酮水平的影响。
低聚果糖和低聚半乳糖
低聚果糖（FOS）和低聚半乳糖（GOS）治疗对成年小鼠产生抗焦虑和抗抑郁作用。
此外，GOS 和 FOS + GOS的组合可有效下调强迫游泳试验引起的急性应激诱发的皮质酮。有趣的是，FOS 和 GOS 处理中 Akkermansia、Bacteroides、Parabacteroides 的相对丰度有所增加，而脱硫弧菌、瘤胃球菌、Allobaculum、Turicibacter、乳酸杆菌、双歧杆菌的相对丰度降低。
然而，另外两项使用不同益生元化合物的研究并没有对不可避免的压力（GOS、聚葡萄糖和糖蛋白乳铁蛋白）或社会破坏压力（人乳低聚糖3 ‘唾液酰基乳糖或6 ‘唾液酰基乳糖）引起的皮质酮产生抑制作用。研究人员推测各种化合物、治疗持续时间和治疗开始时间都会影响益生元的效果。
低聚甘露糖
除了压力暴露之外，低聚甘露糖 (MOS) 的长期治疗降低了 5xFAD 转基因阿尔茨海默氏病小鼠模型血清中皮质酮和 CRH 的基线水平，但野生型小鼠没有这种情况。此外还发现 MOS 会增加血清和粪便中的丁酸盐水平，并与血清皮质酮呈负相关。然而，另一项研究结果表明，MOS 治疗降低了野生型 Whistar 大鼠成年期的血浆皮质酮水平。有趣的是，药物诱导的便秘大鼠模型表现出较高的 ACTH 和较低的皮质酮水平，而菊粉和低聚异麦芽糖可使其正常化。
其他益生菌和益生元联合治疗
益生元和益生菌的合生治疗很复杂，并且有多种组合。迄今为止，还没有研究使用相同的细菌菌株和益生元化合物配方来调节压力。
在暴露于慢性日常约束应激的大鼠中，将麦芽糊精L. paracasei DKGF1与仙人掌提取物相结合，以时间依赖的方式抑制约束应激诱导的皮质酮水平。
益生菌L.gasseri 505抑制UCMS诱导的皮质酮。添加柘树叶提取物不会对皮质酮产生额外影响。在急性应激中，在大鼠中，L. casei 54-2-33和菊粉的联合治疗可以降低加迷宫诱导的皮质酮升高。很少有研究采用合生元策略来缓解应激反应和皮质酮，这可能是因为缺乏关于益生菌和益生元的机制观点的基础。
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类固醇生成是在宿主体内将胆固醇转化为类固醇的生物合成过程。在糖皮质激素中，胆固醇通过几种关键酶（包括孕烯醇酮、黄体酮和脱氧皮质酮）经过几个步骤转化为皮质酮。然后皮质酮代谢为醛固酮。有趣的是，一些研究支持本地微生物直接调节宿主体内类固醇合成的假设。本节讨论从头细菌将胆固醇转化为类固醇的潜在候选细菌，这可能会干扰糖皮质激素类固醇的合成。
细菌中类固醇的生物合成——是直接影响类固醇激素水平的一种方式
在瘤胃球菌 (R.) gnavus、Bacteroides (B.) Acidifaciens 和 Clostridium (C.) scindens 培养物中发现孕烯醇酮治疗无氧条件下48小时可合成雄激素类固醇；研究人员使用液相色谱-串联质谱测量了类固醇途径中间体的水平。
在细菌条件培养基中检测到羟基孕烯醇酮、孕酮、脱氢表雄酮、睾酮。同样，相同的细菌菌株可以在体外将羟基孕烯醇酮代谢为黄体酮、脱氢表雄酮和睾酮。然而，R. gnavus 和 B. Acidifaciens 没有表现出任何胆固醇、皮质醇或醛固酮的代谢能力。
此外，孕烯醇酮和羟基孕烯醇酮在其他共生菌株中的处理，包括粪肠球菌、阴沟肠杆菌、肺炎克雷伯菌27、奇异变形杆菌、粘质沙雷氏菌、溶血葡萄球菌、大肠杆菌，产生了阴性结果，表明细菌在类固醇中间体代谢中的特异性。
类固醇激素代谢——可能是细菌影响宿主激素水平的另一种途径
从水甲虫的肠道中分离出两种芽孢杆菌菌株，HA-V6-3 和 HA-V6-11，并表明它们能够代谢孕烯醇酮。
其他证据表明，吲哚和粪臭素这两种肠道细菌衍生的色氨酸发酵代谢产物，可以抑制类固醇生成的限速酶CYP11A1，从而减少孕烯醇酮。
此外，睾酮缺乏与抑郁症状有关。最近发现从抑郁症患者中分离出的新金分枝杆菌（Mycobacterium neoaurum）可以将睾酮降解为雄烯二酮。
在新金分枝杆菌中鉴定出一个编码3β-羟基类固醇脱氢酶的基因，该基因可降解睾酮。将3β-羟基类固醇脱氢酶引入大肠杆菌中，产生3β-羟类固醇脱氢酶产生菌。产生3β-羟基类固醇脱氢酶的大肠杆菌在ABX小鼠中的定殖诱导了抑郁样行为。
最近进行的一项研究调查了给C57BL/6小鼠服用Thauera菌株GDN1的效果。GDN1是一种具有分解代谢睾酮能力的β变形菌。结果表明，GDN1菌株的给药导致血清雄激素水平显著降低，并在粪便提取物中检测到雄激素环切割代谢产物，这表明能够分解代谢雄激素的肠道细菌，可能调节宿主循环雄激素水平，并有可能作为益生菌用于高雄激素血症的替代治疗。
C. scindens细菌，通过侧链裂解将糖皮质激素皮质醇转化为雄激素
尽管没有研究表明特定细菌的能力可以直接影响皮质酮水平，但弗吉尼亚联邦大学的 Hylemon 实验室发现，C. scindens 是一种从人类粪便中分离出来的细菌，可以通过侧链裂解的机制将糖皮质激素皮质醇转化为雄激素。
C. scindens通过desD编码的钠依赖性皮质醇转运蛋白将皮质醇转运到细菌中。然后，皮质醇可以通过甾体-17,20-脱模酶（一种由desAB编码的假定转酮醇酶）代谢为11β-OHA（11β-氢-氰基甾-4-烯-3,17-二酮）。11βOHA可以通过ABC转运蛋白被泵出细胞。目前尚不清楚是否有细菌具有将皮质酮转化为其他类固醇的相似机制。
微生物参与皮质酮合成的新机制
Hylemon实验室的另一项研究在Eggerthella lenta（以前称为真杆菌）的细胞提取物中发现了一种皮质类固醇21-羟化酶。有趣的是，21羟化酶使用脱氧皮质酮、脱氧皮质醇、脱氢皮质酮和皮质酮作为底物。这可能是哺乳动物中微生物将类固醇转化为皮质酮的另一种机制。
然而，在压力暴露后的啮齿类动物中均未报告C.scindens和Eggertella lenta，也没有发现它们在微生物组缺乏的啮齿动物的肠道中定植。
从皮质酮的生物合成和代谢角度来看，一些细菌可以促进皮质酮前体，而另一些细菌则有相反的效果。因此，确定一种单一的途径来阐明在无菌和ABX（类似的广谱抗生素药物组合）治疗的小鼠中发现的高皮质酮仍然具有挑战性。该领域在肠道中面临着一种高度复杂的情况，这种情况会调节应激激素和应激诱导的行为异常。
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与压力相关的疾病，例如肠易激综合症（IBS），通常涉及微生物失调。 IBS 是一种胃肠道并发症，其特征是腹部不适、排便方式改变以及伴随的焦虑等症状，影响着 5-10% 的人口。尽管进行了广泛的研究，IBS 的确切病因仍然难以捉摸，公认的危险因素包括遗传、饮食、心理压力和肠道微生物组组成。
IBS患者中微生物代谢物的改变
研究表明，与健康对照相比，IBS 患者的 α 多样性降低，并且 21 种细菌种类的相对丰度存在显著差异。 IBS 亚型在肠道微生物群衍生的代谢物中表现出明显的改变：
微生物群在IBS患者中的作用
研究表明，IBS-D 中的特定细菌，如瘤胃球菌Ruminococcus gnavus，可以通过产生苯乙胺和色胺来刺激血清素生物合成，从而加速肠道蠕动。
研究发现，在一些 IBS 患者中发现的产气克雷伯菌（Klebsiella aerogenes）可增强组胺的产生，通过组胺 4 受体信号传导导致内脏痛觉过敏。
值得注意的是，可以通过人类 IBS 患者的粪便微生物群移植 (FMT) 到 GF 接受者来建立 IBS 动物模型。这种方法有效地复制了在人类 IBS 患者中的胃肠道和焦虑症状。
IBS 患者的应激反应激素水平
压力暴露是发生 IBS 的已知危险因素，通常影响肠道蠕动和 HPA 轴。 IBS 患者的应激反应激素水平与健康人不同。
研究表明，急性精神压力会导致 IBS 患者血浆 CRH 和 ACTH 显著升高。此外，Dinan组显示，CRH输注后，IBS患者的ACTH和皮质醇释放增加。
结肠扩张（CRD）是一种检测内脏敏感性的方法，在IBS动物模型中，导致PVN CRH神经元中c-Fos表达升高，血浆CRH、ACTH和皮质酮水平升高。
总之，这些发现表明，与健康受试者相比，患有IBS的个体表现出应激激素分泌增加和微生物群失调。
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应对压力是动物面对可能对身体有害的危及生命事件的重要策略。压力失调与情感性疾病密切相关。新冠肺炎大流行使压力相关疾病的全球流行率急剧上升，这对社会产生了深远影响。
最近的研究表明，肠道微生物群不仅出现在压力暴露的背景下，而且还起着“活性调节剂”的作用，调节神经和内分泌系统。这也就是我们开头提到的“胃里有蝴蝶”的扑腾感源于肠道微生物。
肠道微生物直接和局部调节类固醇生成，可能改变应激激素水平。然后，应激激素信号可以通过确定的途径、肾上腺外类固醇生成、自主神经系统和各种细菌成分传播到大脑。最终，大脑接收来自微生物的信息，并对PVN和其他大脑区域做出充分反应。
此外，大脑决定的应对和适应机制可以改变基于行为和内分泌功能的输出。然后，微生物可以进一步适应宿主在压力下的生理机能。这种从肠道微生物群开始的控制环路是基于目前对肠道微生物和压力之间相互作用的理解。
肠道微生物调节行为的分子和细胞机制、途径和回路在很大程度上尚未完全探索。识别导致和影响应激反应的关键细菌和细菌相关因素，将有利于使用基于微生物组的疗法进行替代医学创新。
随着对微生物与宿主交互作用机制的深入研究，肠-脑轴在心理疾病发生和治疗中的重要性将越来越受到重视。肠道菌群将成为预防和干预这类疾病的新靶点。
主要参考文献
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Avery S N, Clauss J A, Blackford J U. The human BNST: functional role in anxiety and addiction[J]. Neuropsychopharmacology, 2016, 41(1): 126-141.
谷禾健康
癌症是一种复杂的疾病，归因于多因素变化，导致治疗策略困难。
90%的癌症患者死于复发或转移。癌症转移是恶性肿瘤进展的关键步骤，由癌细胞内在特性和外在环境因素决定。
一些微生物组通过诱导癌性上皮细胞和慢性炎症促进癌发生、癌症进展和调节癌症治疗。
关于微生物群在肿瘤发生和临床效率中的作用的大部分认知都与肠道微生物群有关。
然而，研究也证实了肿瘤内微生物群在癌症中的作用。近年来，肿瘤内微生物群已被确定为肿瘤的一个组成部分，并可能在功能上调节转移的各个方面。
肿瘤内微生物群与区分正常组织与癌组织、药物反应者与无反应者癌症、良好与不良预后、转移性与非转移性癌症有关。
肿瘤内微生物群的调节可以减少癌症转移，阻止癌症进展，并重新编程免疫反应。
本文主要集中于肿瘤内微生物群的发现和表征及其在肿瘤转移过程中的独特功能，并讨论了癌症治疗的挑战和意义。
癌症转移通常被定义为：
肿瘤从原始肿瘤部位转移到远端器官的多步骤过程。
这一过程涉及几个步骤，包括入侵、传播、血管内、外渗、定植。
转移的一个关键特征是其极低效率，这是由于癌细胞在成功到达并定居目的地之前，需要应对许多物理、化学和生物挑战。
转移级联期间的应激源包括：
• 细胞外基质(ECM)僵硬
注：肿瘤细胞外基质的硬度约为周围正常组织的1.5倍
• 失巢凋亡
注：失巢凋亡是由于细胞与细胞外基质和其他细胞失去接触而诱导的一种特殊的程序化细胞死亡形式，在机体发育、组织自身平衡、疾病发生和肿瘤转移等方面起重要作用。
• 流体剪切应力
注：压缩、拉伸、剪切力导致的组织变形导致组织液在细胞周围运动。
• 化疗
注：使用化学治疗药物杀灭癌细胞达到治疗目的。
• 免疫监视
注：免疫系统具有识别、杀伤并及时清除体内突变细胞,防止肿瘤发生的功能,称为免疫监视。
确定转移效率的关键是：
了解早期转移细胞如何能够抵抗这些挑战并增强其对不同环境的适应性，以及每种类型的压力对最终转移效率的影响程度。
转移是一个低效的多步骤易位过程
doi.org/10.1016/j.tcb.2022.11.007
新的研究扩大了我们对转移的认知。例如，研究表明转移开始发生在肿瘤进展的非常早期。
集体侵入相邻组织
在这些转移细胞到达远端器官之前，癌细胞甚至可以通过分泌成分远程准备转移前生态位（PMN）。当转移细胞开始迁移时，它们通常会集体侵入相邻组织，并作为寡克隆细胞簇在血流中传播，以增强其定植新生态位的能力。
doi.org/10.1016/j.canlet.2021.09.009
改变代谢程序，逃避免疫监视
这些先驱转移起始细胞改变它们的代谢程序以增强它们的转移潜能，并且可以逃避免疫监视并长时间保持休眠状态，直到开始分裂。
转移能力高度依赖于癌细胞内部细胞特性
这些研究使我们对转移细胞生存策略的理解更进一步，并证实了癌细胞转移能力高度依赖于癌细胞内部细胞特性的观点，例如 EMT 状态、干细胞可塑性、遗传学、表观遗传学、染色体不稳定性和代谢适应，以及环境因素，如机械压力、免疫反应、ECM、PMN 和肠道微生物组。
那么，癌细胞获得这些转移性状的驱动力是什么？
在实验上，肿瘤内微生物群已被确定为组织的一个组成部分。这些肿瘤内细菌是癌症进展不同阶段的新参与者，可以从外部相互作用和细胞内部影响癌细胞。
下面一个章节，我们来看肿瘤内微生物群是什么，有什么作用？
我们知道，已经有越来越多的文章阐述肠道微生物组在癌症进展中的作用，这方面我们的理解在迅速增长，然而我们对肿瘤内微生物群的理解仍处于初级阶段。
近期与转移相关的肿瘤内微生物群的研究
doi.org/10.1016/j.tcb.2022.11.007
人类组织，包括癌组织，通常被认为是无菌的，除了结肠、皮肤和口腔。
▸ 肿瘤内微生物群
癌症生物学的最新概念进展是，鉴定出癌症组织中存在微生物群。这些肿瘤组织驻留细菌被归类为“肿瘤内微生物群”。
我们知道，肠道微生物群可以通过代谢产物或通过与免疫细胞的相互作用，远距离影响肿瘤组织。
而肿瘤内微生物群与癌细胞密切接触，因此可能与肠道微生物群有不同的功能模式。
我们其他文章有对肠道微生物组在癌症诊断、预后和治疗反应中的作用进行详细介绍：
肠道微生物群与五种癌症的相互作用：致癌 -> 治疗 -> 预后
因此，本文主要集中于肿瘤内微生物群的发现和表征及其在肿瘤转移过程中的独特功能。
▸ 肿瘤内微生物群发现的证据：
-早前提出假设
一百多年前，威廉·科利发明了科利毒素（化脓性链球菌和粘质沙雷菌的混合物）来治疗一位癌症患者，并观察到肿瘤消退。
他假设“每一种恶性肿瘤都可能有外源性或微生物来源”。然而，在这个假设之后的几十年里，没有直接证据表明肿瘤内细菌的存在。
瘤内微生物群研究的重大突破包括发现、机制等成果
doi.org/10.1002/advs.202200470
-攻克瘤内微生物的检测技术挑战
到现在，下一代测序技术 (NGS) 能够使用 16S rDNA 测序将细菌 DNA 与肿瘤组织区分开来，然而，由于瘤内细菌丰度低和宿主基因组污染严重，从组织处理或试剂中引入的环境噪声信号使数据收集变得复杂，因为它们会掩盖组织的真实微生物概况并削弱结论的稳健性。
这些技术挑战在过去几年已被攻克，多个研究小组报告了大量数据，进一步支持瘤内微生物群的存在。此外，生物信息学微生物特征能够区分健康个体和癌症患者。
doi.org/10.1016/j.canlet.2021.09.009
识别肿瘤微生物组为癌症研究领域开辟了新的机遇。更好地表征肿瘤内微生物组可能会导致开发新的治疗方法，从而克服传统的癌症治疗方法。下一代测序方法，包括 16S 扩增子测序，可以在组织提取和石蜡固定后，将肿瘤内细菌精确地聚集在确定的细菌亚群中。
此外，宏基因组学对于肿瘤内微生物的鉴定也很重要。
宏基因组
宏基因组是一种针对样本中所有 DNA 的非靶向测序方法，包括微生物群落的全基因组序列，广泛应用于复杂微生物组的分析。宏基因组的分辨率更高，可以达到物种甚至菌株水平。此外，宏基因组学可以提供功能信息。
此外，宏基因组学可以与转录组分析结合使用，以消除死亡微生物和细胞外DNA造成的干扰。
最近的研究表明，最新的宏基因组数据涵盖了更多类型的癌症，这可能促进肿瘤内微生物群领域的新进展。
在瘤内微生物研究中，宿主DNA和环境微生物DNA的污染是最大的障碍。因此，需要开发从 TCGA 中丢弃不可信数据的方法。
在一项分析多种癌症的研究中，研究人员删除了总序列数据的 92.3%，以确保分析中数据的可靠性。2021 年，Dohlman 等人开发了一种去污染算法，可以去除 TCGA 数据中的污染。
随着这些方法的发展，宏基因组学可以为肿瘤内微生物群的研究提供更有力的支持。
▸ 细菌是各种癌症类型中肿瘤组织不可或缺的组成部分和活的居民
各种癌症类型有不同的微生物群。
肿瘤内微生物群的组成与许多类型的癌症有关。器官和组织包括食道、肺、乳腺、前列腺、膀胱、胃、肾、肝、胰腺等，以前被认为是无菌的。下一代测序显示这些器官含有低生物量微生物群。瘤内微生物组是肿瘤微环境的主要组成部分，影响肿瘤发生、疾病进展、耐药性和预后。
不同癌症类型的肿瘤内微生物群生态位
Liu J, et al., Biomark Res. 2022
在暴露于环境的组织（如肺癌和黑色素瘤）中并未发现微生物群丰度最高，而是在乳腺癌，骨癌，胰腺癌中。这表明肿瘤内微生物群的丰度是肿瘤特异性的。
作为癌症生态系统不可或缺的组成部分的肿瘤内微生物群
doi.org/10.1016/j.tcb.2022.11.007
如果肿瘤内微生物群存在于广泛的癌症类型中，那么它们来自哪里？
很少有研究专门去调查其原始来源。然而，对来自肿瘤组织的分离细菌菌株的分析提供了一些见解。
在小鼠乳腺肿瘤中，在正常组织对应物中检测到肿瘤内细菌菌株，这表明肿瘤组织从周围组织获得某些细菌。这些细菌菌株在体内的主要栖息地是多种多样的，有皮肤上的葡萄球菌、口腔中的链球菌和肠道中的肠球菌。
鉴于细菌具有在组织之间传播的能力，肿瘤内微生物群可能有多个起源。对鼻咽癌的分析表明，瘤内细菌主要来自鼻咽部，一小部分来自口腔和肠道。
* 也需要通过宏基因组比较和基因追踪分析来进一步加强。
肿瘤内微生物群的来源
doi.org/10.1002/advs.202200470
A) 通过粘膜屏障从粘膜部位产生的肿瘤内微生物
B) 从正常邻近组织产生的肿瘤内微生物
C) 肿瘤内微生物是血行传播的结果
瘤内细菌的共同特征
1- 丰度低
它们在癌组织中的丰度远低于肠道中的丰度，根据 qPCR 定量和成像定量，0.1-10% 的癌细胞携带细菌，不同的量化方法和/或细菌 DNA 的提取效率引入了差异。
2- 多样性低
癌组织中微生物群落的多样性通常低于正常组织，这表明肿瘤可能形成一个独特的环境，选择性地扩展某些细菌种类。
3- 活的
这些细菌是活的。主要是主要存在于细胞内空间的共生生物。癌组织中不同的细菌栖息地可能与其在与癌细胞相互作用时的多效性作用模式有关。
细胞内外微生物群功能不一
鉴于细胞内和细胞外空间之间存在巨大的分子、生物化学和生物物理学差异，在肿瘤起始、肿瘤进展过程中，与细胞外肿瘤驻留微生物群 (ExTM) 相比，细胞内肿瘤驻留微生物群 (InTM) 可能具有完全不同的功能和免疫相互作用。
长期以来，细胞内细菌一直被研究为参与病原体-宿主相互作用的致病菌菌株。致病菌通过“触发”或“拉链”模式侵入宿主细胞，并能够迅速破开核内体膜进入细胞质。
肿瘤内共生细菌是遵循相同的原则还是使用不同的机制来侵入癌细胞？这方面仍知之甚少。在特定的癌症类型中，如乳腺癌，肿瘤内微生物群落主要以革兰氏阳性和兼性厌氧细菌为主，这表明肿瘤微环境具有选择效应。
不同的肿瘤类型具有不同的血管生成和氧水平、内吞作用和微胞作用以及周围组织中的微生物来源。这些因素共同决定肿瘤内微生物群的组成，并形成肿瘤类型特异性特征。
肠道菌群刺激特定代谢物的产生，调节免疫系统，并重建远端器官的微环境。相比之下，专门研究肿瘤内微生物群在癌症转移中的作用的研究有限。
这个领域的研究还比较浅，缺乏合适的实验工具来准确和特异性地调节肿瘤内的微生物群，同时又不扰乱身体其他部位的共生细菌。这个问题可以通过使用各种抗生素给药方案、使用无菌小鼠和原位细菌再给药来部分解决。
越来越多的证据证实，瘤内细菌可以调节癌细胞的内在特性及其外部环境，从而增强癌细胞的能力并为癌症转移铺平道路。
为了克服转移过程中的物理、化学和生物学挑战，癌细胞通常会改变其内在程序以应对不利的环境。这些包括干细胞程序/可塑性（用于新位点的肿瘤起始）、EMT 程序（用于癌症侵袭和传播）、粘附程序（防止失巢凋亡诱导的细胞死亡）和机械应激反应程序（抵抗机械力诱导的损伤） 。
研究表明，这些程序也可以通过肿瘤内微生物群进行调节。
肿瘤内微生物群改变癌细胞的内在特性并重塑转移中的肿瘤微环境
doi.org/10.1016/j.tcb.2022.11.007
我们先来看看，EMT程序是什么？
EMT程序赋予癌细胞迁移性间充质特征，具有松散的细胞间粘附特性，可动员癌细胞进行侵袭和扩散。这是由 TGFβ 信号通路的激活和与 Zeb、Twist 和 Snail 相关的协调转录程序驱动的。
微生物群和EMT程序之间有关联吗？
答案是肯定的。多项研究表明微生物群与 EMT 之间存在相关性。
在人类乳腺癌细胞系中，肿瘤驻留脆弱拟杆菌分泌的毒素诱导迁移和侵袭表型，EMT 相关的 Slug 和 Twist 的表达升高。在位于乳腺导管的肿瘤细胞中，脆弱拟杆菌的定植刺激了远端器官转移的增强。
这种功能调节是否仅限于细胞外肿瘤驻留微生物群，还是也适用于细胞内肿瘤驻留微生物群，以及不同的肿瘤驻留细菌对 EMT 的影响有多普遍，仍然是一个悬而未决的问题。
然而，有证据表明，脂多糖能够在依赖于 TLR-NFκB 通路的正常人肝内胆管上皮细胞中诱导 EMT.
在 EMT 驱动的小鼠结肠癌模型中，微生物群的存在对于肿瘤的发展至关重要。
这些研究支持组织驻留微生物群与 EMT 计划之间存在联系。
癌细胞的可塑性和干性是转移启动的另一个重要因素。
研究发现，脆弱拟杆菌毒素可以裂解 E-cadherin，触发下游 β-catenin 核定位，伴随 Notch 效应子 NICD 在乳腺癌中的核聚集。
在小鼠移植肿瘤模型中，Wnt 和 Notch 信号通路的后续激活，导致干性和肿瘤生长以及转移进展。
在自发性 MMTV-PyMT 乳腺肿瘤模型 [具有多瘤病毒中间 T 抗原 (PyMT) 的小鼠乳腺肿瘤模型在小鼠乳腺肿瘤病毒 (MMTV) 长末端重复序列下表达]，各种肿瘤驻留细菌物种侵入 PyMT 癌症细胞触发了乳腺干细胞程序的富集。 由于与细菌侵入的癌细胞的体内分离相关的挑战，尚不清楚干细胞程序是否可以在生理细胞环境中被肿瘤内细菌激活。
癌细胞渗入血流引发细胞死亡程序
癌细胞渗入血流伴随着粘附丧失，这通常引发失巢凋亡，或其他形式的细胞凋亡的细胞死亡程序。癌细胞表面粘附分子的表达增强了它们的存活，并防止了转移失败。
在人类结直肠癌细胞系中，结直肠癌中常见的具核梭杆菌通过上调粘附分子 ICAM1 显着增强癌细胞对内皮细胞的粘附。这种增强的粘附力使癌细胞能够在尾静脉注射测定中外渗并引发新的转移灶。ICAM1 的上调部分是通过细菌依赖性激活 Alpk1-NFκB 通路实现的。
循环癌细胞受机械应力的影响导致细胞损伤
除了失巢凋亡依赖性细胞死亡外，循环癌细胞还会受到血液中各种机械应力的影响，从而导致细胞损伤，例如流体剪切应力，并在远端器官中，导致结构限制。
这些应激源部分被粘附分子（如整合素）感知，由 RhoGTPase 信号级联传递，并由 Yap/Taz 转录因子协调。
小鼠肿瘤模型的新发现表明，InTM 在侵入宿主癌细胞时会触发流体剪切应力反应，并且这种反应与细菌物种促进转移的能力相关。
被细菌侵入的癌细胞可以携带细菌，游走至远端器官，促进癌细胞的存活。这种表型是 InTM 特有的，因为通过调节 RhoAGTPase-Rock-actin 细胞骨架重组途径，癌细胞变得更能抵抗机械应力。引发这种反应的细菌机制仍不清楚。
然而，从肉毒梭状芽胞杆菌中分离出来并被多种细菌共享的 ADP-核糖基转移酶 C3 胞外酶是一个潜在的候选者，因为 C3 对细胞是不可渗透的，并且与膜穿透肽融合的 C3 经常被细胞生物学家用来解离肌动蛋白应力纤维并增强细胞扩散。
除了直接调节癌细胞外，瘤内细菌是重要的炎症介质，可以在癌细胞周围形成特定的微环境，从而间接促进癌症转移。
调节 PMN 的关键因素之一是细菌本身
结直肠癌研究表明，肿瘤驻留细菌能够通过毒力因子 VirF 调节肠道血管屏障。PV-1 表达升高的血管屏障受损，促进了细菌从原发性结直肠肿瘤传播到肝脏，并在癌细胞到达之前建立了 PMN.
注：PMN-迁移前生态位
患者体内较高的 PV-1 水平与较高的细菌负荷和较远的转移有关。这种依赖于细菌的 PMN 远程控制是一个新概念，可能对癌症以外的疾病有影响。
肿瘤外泌体可以调节 PMN 并决定转移器官的趋向性
肿瘤外泌体含有多种功能性脂类、蛋白质、RNA和DNA，释放到细胞外环境中调节靶细胞，重塑微环境。
源自具核梭杆菌侵入的人结直肠癌细胞，分离出含有 miR-1246/92b-3p/27a-3p 和 Cxcl16 的外泌体。这些外泌体在调节结直肠癌细胞迁移方面发挥作用，并通过靶向 GSK3β 激活 Wnt-β-catenin 信号通路显著增加肺转移。
这意味着邻近的癌细胞不一定需要被细菌侵入才能转移；相反，它们也可以通过旁分泌外泌体信号来动员以启动转移。
瘤内细菌最显着的特征之一是它们可以被免疫系统识别，从而触发特定的免疫反应
有许多关于肠道菌群失调与异常免疫反应之间关联的报道，但肿瘤内微生物群在调节免疫系统中的作用仍不清楚。
一方面，抗生素治疗和细菌再给药试验显示肿瘤内细菌抑制免疫反应的证据
在乳腺癌中，瘤内具核梭菌以免疫介导的方式加速肿瘤进展和肺转移，瘤内给药具核梭菌减少浸润的 CD4+ 和 CD8+ T 细胞。
在小鼠黑色素瘤癌症模型中，肺组织的抗生素治疗降低了细菌负荷，显示出调节性 T 细胞减少，T 细胞和自然杀伤 (NK) 细胞活化增强，同时肺转移显着减少。
在转基因小鼠肺癌模型中，肺部共生细菌激活了 γδT 细胞，这是一种 T 细胞亚群，通过刺激骨髓来源的 IL1β 和 IL23 并引发肿瘤炎症来促进淋巴和骨髓谱系的炎症反应。
另一方面，肿瘤内细菌可以触发抗肿瘤免疫。
例如，益生菌（鼠李糖乳杆菌）的施用强烈促进了针对小鼠黑色素瘤肺转移的肿瘤免疫。
此外，瘤内注射双歧杆菌可刺激 STING 通路，增加树突状细胞数量，并促进基于抗 Cd47 的免疫治疗。
因此，肿瘤内细菌的免疫调节作用是复杂的，并且依赖于环境，并且可能是细菌物种特异性的和/或受其细胞内/细胞外居住状态的高度影响。
传统癌症疗法的限制
迄今为止，主要的癌症疗法基于手术、放疗和化疗。尽管对大多数确定的肿瘤有效，但它们都有缺点，依赖于冗长、乏味的程序，非特异性地对抗肿瘤，通常无法区分恶性组织和健康组织。
由于缺乏对肿瘤样区域的特异性，某些癌细胞得以存活并定植在附近的组织中，从而导致潜在的癌症复发。靶向健康组织可能会产生意想不到的副作用，从而导致严重的致癌 DNA 损伤。
所有这些缺点，加上对治疗产生耐药性的持续风险，与癌症死亡率和发病率的增加有关。
90%的癌症患者死于复发或转移。
肿瘤内微生物群的作用可以通过具有肿瘤内微生物群信息的癌症患者的生存数据来评估。
在胰腺癌患者中，与短期幸存者相比，长期幸存者往往具有更高的微生物群落多样性。
此外，肿瘤内微生物群特征（假黄单胞菌Pseudoxanthomonas–链霉菌Streptomyces–糖多孢菌Saccharopolyspora –克劳氏芽孢杆菌Bacillus clausii）被确定与生存相关。
在其他癌症类型中，尽管样本量有限，但据报道特定的肿瘤内微生物组特征也与转移有关。
在对 800 多个患者样本进行分析的鼻咽癌临床研究中，肿瘤内细菌载量被确定为一种强有力的预后工具，可以区分恶性进展的风险。这些研究证实了肿瘤内微生物群的预后价值，并支持其在临床肿瘤进展中的作用。
然而，在临床上特异性调节肿瘤内微生物群具有挑战性。
有几项关于抗生素治疗和癌症风险、癌症反应和生存的回顾性研究，但它们很少专门设计用于剖析肿瘤内微生物群的消除和患者预后。
这些广泛的抗生素治疗数据分析报告了癌症发病率的增加和对免疫疗法的一般反应受损。鉴于已经确定肠道微生物组与免疫检查点抑制剂治疗密切相关，目前尚不清楚肠道肿瘤微生物组在调节癌症进展方面是否具有相似或不同的作用。
相比之下，一项胰腺腺瘤研究表明，抗生素治疗与晚期转移性胰腺导管腺癌的更好预后相关。
鉴于抗生素在效力、吸收效率、细胞渗透性以及给药途径和时间窗的可变性方面存在巨大差异，所有这些变量都可能导致肠道微生物组和细胞内/细胞外肿瘤微生物组概况的根本差异。因此，迫切需要精心定义的肿瘤内微生物群调节临床研究集。
肿瘤内微生物群数据在癌症筛查和治疗中的应用
Liu J, et al., Biomark Res. 2022
A) 来自临床样本的数据可能有助于开发新的癌症筛查和预后，包括来自肿瘤部位和易于获取的样本的微生物群模式。
B) 肿瘤内微生物群可用于癌症治疗，包括工程菌、饮食调节、粪便微生物组移植、抗生素和肿瘤内微生物组注射等。
新兴研究揭示了肿瘤内微生物群在癌症转移的各个步骤中的生物学功能。这些肿瘤内微生物群不仅是肿瘤环境的传感器、肿瘤病理类型、药物反应和预后的指标，而且在功能上也参与肿瘤进展。
肠道细菌的宿主内进化会导致共生菌株变成致病。因此，需要进一步的研究来测试肿瘤内细菌促进癌症转移的能力是否源于细菌进化。这或许可以解释不同的细菌种群及其在正常组织和癌组织中的各种功能，以及为什么某些肿瘤类型比其他肿瘤发展得更快。
未来，肿瘤内微生物领域将受到更多关注，该领域有四个方面可能成为未来研究的重点：
肿瘤内微生物群可以作为癌症筛查的生物标志物。
包括肿瘤内微生物组衍生的个性化数据，这些数据可以将食管癌、胰腺癌、肺癌和口腔癌患者与健康人区分开来。分析肿瘤内微生物群特征，可能为患者的预后提供潜在的生物标志物。
此外，肿瘤内微生物群为癌症治疗带来新的机遇。
考虑到肿瘤内微生物群的异质性，个性化治疗策略因其高效和靶向作用而具有吸引力。
肿瘤内细菌的细胞外和细胞内定位使它们成为药物载体的完美候选者，可以在肿瘤细胞内外递送，以倒带细胞间和细胞内信号网络。
与其他抗肿瘤疗法一样，细菌疗法和抗生素也可以与其他疗法结合使用，例如免疫疗法和化学疗法。
使肿瘤内微生物群正常化和移植某些微生物也是提高抗肿瘤治疗效率的潜在策略。
癌症疗法正面临着巨大的转变：传统疗法正逐渐被更精确和复杂的疗法所取代。了解肿瘤内微生物群对癌症发生和发展的不同贡献，将有助于制定癌症预防和治疗策略。
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谷禾健康
“ 要美白，要抗老，先防晒… ”
“ 护肤中最重要的是防晒… ”
“ 防晒，一年四季都需要… ”
在各大美妆博主的科普下，你可能已经对防晒已经做足了攻略，甚至囤货满满，然而，你可能不知道还有这样一种防晒——“微生物防晒”。
最近，化妆品和皮肤病学领域将其研究重点放在皮肤微生物群及其与皮肤和环境的相互作用上。
现已有研究证明了细菌分子可以阻挡紫外线或逆转它们的有害影响。
为什么细菌可以阻挡紫外线？
在回答这个问题之前，首先我们来认识一下皮肤微生物群。
皮肤是一个复杂的分层器官，提供了非常多样的生态条件。该生态系统是人体最大的生态系统之一，包括细菌、真菌、酵母、古生菌、病毒，甚至螨虫等。
皮肤微生物群如何形成？
从出生开始，一个人的皮肤微生物群是通过分娩后阴道菌群的转移形成的，或者是通过剖腹产分娩时的环境菌群形成的。
皮肤微生物群有什么作用？
皮肤共生菌群对病原体具有几个关键的防御功能，并作为(生物)化学和物理攻击的屏障，以及皮肤先天(通过抗菌肽合成)和适应性免疫系统的调节器。它的成分对免疫稳态至关重要。这种平衡的破坏可能导致疾病，如特应性皮炎，牛皮癣，酒渣鼻，过敏等。
皮肤微生物群主要有哪些菌属构成？
成人皮肤微生物群的组成和分布受皮肤局部参数的调节，且湿润、干燥和皮脂腺皮肤微生物群的数量差异显著。从20多个皮肤部位采集的样本来看：
每个类群的丰度强烈地依赖于适当生态位的特征。例如，亲脂性菌群，如痤疮杆菌Cutibacterium acnes，在皮脂腺部位发现，而葡萄球菌主要在潮湿部位发展。
葡萄球菌和痤疮杆菌在人体皮肤上的分布
Souak Djouharet al., Microorganisms,2021
皮肤真菌
关于真菌的研究比较有限，但已经确定马拉色菌是身体和手臂上的主要微生物。其他微生物，包括在足弓上存在曲霉Aspergillus, 隐球菌Cryptococcus, 红酵母Rhodotorula,附球菌Epicoccum.
在人类皮肤上共鉴定出17种马拉色菌：
以M. restricta、M. globosa 、 M. sympodialis为主。
皮肤古细菌
人类皮肤微生物群中也有古细菌，2013年出现了关于古细菌的研究，发现古细菌在躯干等特定区域可以代表4.2%的微生物群。已鉴定的物种包括土壤类群古菌、产甲烷菌和嗜盐菌。
在大致了解皮肤微生物群的基本构成之后，我们再来看紫外线对皮肤微生物群的影响。
紫外线对皮肤的影响
阳光照射会影响皮肤表面的不同比例，这取决于季节，但它仍然是皮肤环境压力最强大和最持久的来源之一。
紫外线辐射对皮肤的影响因其能量和穿透潜力而异（图2）。
Souak Djouharet al., Microorganisms,2021
太阳紫外光谱本身根据辐射的波长和能量分为三个部分：
UVC（200-290nm）；
UVB（280–315 nm）；
UVA（315–400 nm）
UVA分为UVA1（315–340 nm）和UVA2（340–400 nm）
辐射波长越长，穿透皮肤的深度就越深，也就是UVA的穿透力最强。平流层中的臭氧能有效地吸收紫外线。在海平面上，人类主要暴露于UVB和UVA。
穿透皮肤的紫外线占阳光辐射的5-8%，相当于约5-10%的UVB和90-95%的UVA。这些数值随太阳高度、海拔高度、臭氧、云量和地面反射而变化。
UVA：晒黑、晒老（皮肤光老化）
UVB：晒伤、晒红、晒出水泡
在皮肤中，紫外线辐射被皮肤发色团以及不同的分子吸收，包括DNA、膜脂和反式尿氨酸。这种靶点的多样性解释了大量已知的生物反应。
紫外线对皮肤微生物群的影响
间接影响
紫外线对皮肤的影响可以间接影响皮肤的微生物群，细菌本身已经发展出对紫外线辐射的抵抗力。
已经证明，紫外线辐射影响皮肤微生物群的组成和活性，但其后果是不明确的。
积极影响：导致金黄色葡萄球菌等条件致病菌的减少
消极影响：出现慢性炎症
紫外线辐射可以通过刺激角质形成细胞产生抗菌肽，如hbD2、hbD3、RNase7、psoriasin或S100A12，从而上调皮肤保护性天然免疫机制。
最近，在一个由6名志愿者组成的小组中研究了UVA和UVB对皮肤微生物群的影响。暴露于UVA和UVB后，观察到其皮肤微生物群的组成发生改变。
蓝藻门细菌Cyanobacteria有增加的趋势，而乳酸杆菌科和假单胞菌科有减少的趋势。蓝藻门的增加归因于它们对紫外线辐射的高内在抗性。
蓝藻门细菌发展了多种防御机制，包括紫外线吸收/筛选化合物的生物合成，如类菌胞素氨基酸（MAAs）和酶，包括超氧化物歧化酶（SOD），它们可以对抗氧化应激。
直接影响
紫外线也直接影响皮肤细菌，如痤疮表皮菌，减少其卟啉的生产。
紫外线也作用于另一种常见的皮肤细菌，藤黄微球菌Micrococcus luteus。该菌株具有显著的特性，能够通过逆转紫外线在皮肤暴露过程中产生的顺式尿氨酸来对抗紫外线对免疫系统的有害影响。
这使得化妆品行业在开发用于防晒产品时考虑到了皮肤微生物群。
随着年龄增长，皮肤的自然老化是不可避免的，但是光老化却是可以通过防晒措施来缓解的。
防晒
经典防晒措施：
穿防晒衣(由防紫外线布料制成的衣服)。紫外线可以穿透一般夏天穿的薄棉质衣服。
现代防晒：包括一级保护和二级保护两种手段。
防晒霜能够吸收或反射紫外线。
抗氧化剂、渗透剂和DNA修复酶有助于减少皮肤损伤。
更准确地说，防晒霜可以根据其作用机制分为物理阻挡紫外线、化学吸收紫外线和混合紫外线过滤。
物理紫外线过滤器反射和散射光，特别是UVA和UVB。这些过滤器包括有色化合物和微粉化颜料。在后者中，我们发现了钛氧化物(TiO2)和氧化锌(ZnO ex Z-Cote®-BASF Care Creations)。
化学紫外线过滤剂(如Tinosorb®M-BASF Care Creations, MexorylTM XL-L’Oréal, Triasorb™-Pierre Fabre)能够吸收高能紫外线并释放较低的能量辐射，这得益于一个发色团，该发色团通常是一个芳香族分子，或与羰基结合或不结合。
这些过滤器既不能穿透皮肤屏障，也不能进入细胞，在细胞中它们会导致变异，也不能进入体循环。
然而，仅仅保护皮肤不受紫外线照射是不够的。
紫外线与空气污染物的结合已被证明会协同加剧皮肤损伤，加速皮肤老化。
最近的研究显示，紫外线和大气污染物(如香烟烟雾和多环芳烃)之间可以存在协同效应。这些污染物具有内在的皮肤氧化特性，其作用可以增强紫外线的作用。这在UVA和B[a]P(苯并芘)中得到了特别的证明，这是最有害的光反应性多环芳烃之一，通过增加脂质过氧化和DNA损伤导致细胞活力下降。
作为对紫外线过滤器的补充，基于对环境协同损害的内源性保护的策略已经通过刺激天然抗氧化途径或添加例如修复酶、抗氧化剂、肽、天然或生物技术提取物来实现(表1)。
根据其作用机理与防晒相关的市售化妆品成分的非详尽清单。
Souak Djouharet al., Microorganisms,2021
INCI：化妆品成分的国际命名法
抗氧化剂，如维生素C、维生素E、类胡萝卜素、多酚和类黄酮可以减少紫外线产生的活性氧。
“微生物防晒剂”——MAAs
如前所述，类菌胞素氨基酸（MAAs）是地衣、真菌和蓝藻在太阳紫外线照射下产生的天然光稳定次生代谢产物和紫外线吸收化合物。
MAAs通常被称为“微生物防晒剂”，它能以热的形式散发紫外线能量而不产生自由基，还能阻止紫外线诱导的嘧啶酮光产物（6-4光产物）和嘧啶二聚体的形成。这些UVs光产物导致突变、细胞转化和细胞死亡。
MAAs是一种多功能化合物，具有抗紫外线辐射损伤、抗氧化、渗透和热应激等作用。这些分子吸收光的带宽很宽，最大吸收率在310-362nm之间（UVA和UVB范围），摩尔消光系数很高（e=28100–50000 M−1厘米−1).
因此，MAAs可作为化妆品的活性成分，以抵消紫外线辐射的负面影响。
MAAs是典型的小化合物（<400 Da），无色，水溶性。已鉴定出20种形式的MMAs，研究最多的是Porphyra-334、shinorine和mycsporin-glycine.
这些化合物具有类似的结构，由含有环己酮或环己烯胺环的4-脱氧戊醇组成，环己烯胺环与氨基酸或亚氨基醇的氮取代基共轭。
许多研究表明，MAAs是抗氧化剂，因为它们通过防止脂质过氧化和超氧自由基活性来对抗氧化损伤。例如，红藻紫菜提取物，商品名为Helioguard 365a（瑞士Mibelle AG Biochemistry），据称是一种天然防晒霜，含有脂质体MAAs、shinorine和紫菜-334的混合物（表1）。这种化合物对UVA引起的DNA损伤的光保护作用已在体外HaCaT细胞中得到证实。
表皮葡萄球菌——抑制紫外线诱导的新生细胞生长
最近的研究强调了皮肤细菌的一种新功能，它可以保护皮肤免受外部攻击，比如紫外线辐射。表皮葡萄球菌产生一种化合物6-HAP（6-N-羟基氨基嘌呤），具有预防肿瘤的保护活性。该分子能抑制DNA合成，选择性地阻止肿瘤细胞的增殖，抑制紫外线诱导的新生细胞生长。
藤黄微球菌——减轻紫外线辐射
众所周知，UVB辐射通过反式尿氨酸（trans-UCA）到顺式尿氨酸（cis-UCA）的光异构化来降低细胞介导的免疫。研究还表明，皮肤共生的藤黄微球菌 micrococcus luteus 能够将顺式UCA降解为反式异构体，从而可能降低UVB的免疫抑制作用。因此，这种细菌可以减轻紫外线辐射的有害影响。
此外，藤黄微球菌特别产生一种有趣的酶，一种核酸内切酶，它有能力提高DNA修复酶复合物的效率。这种核酸内切酶可以被包裹在磷脂包被膜中，以促进其进入细胞。
光裂解酶——抵消紫外线产生的DNA光产物形成
为了限制DNA损伤，另一类酶，光裂解酶，是光破坏防御领域的主要研究对象。这些酶由许多自然暴露于紫外线辐射下的动物物种、植物和细菌产生，但在包括人类在内的胎盘哺乳动物中不编码。
光裂解酶属于一类50-60kDa的黄蛋白，被可见光谱的蓝光或紫外光激活。如前所述，它们能够抵消紫外线产生的DNA光产物的形成，如环丁烷嘧啶二聚体（CDPs）和6–4光产物。
光裂解酶是一种特定的产物，但其作用机制尚不清楚。不过作者已经证明，用脂质体局部治疗人类皮肤，脂质体中含有一种从蓝藻中分离出来的光裂解酶，即Anacystis nidulans，能够降解40%的紫外线照射产生的CDP，并减少红斑。同时，表皮细胞间粘附分子-1（ICAM-1）减少，对免疫和炎症起作用。此外，光解酶似乎能有效降低UVB的有害作用并产生免疫保护。
痤疮表皮杆菌——分泌抗氧化酶
最近的一项研究表明，皮肤共生细菌，痤疮表皮杆菌，能够分泌一种抗氧化酶。这种被称为RoxP的蛋白质是痤疮丙酸杆菌的自由基加氧酶，在体外促进有氧细菌的生长。
另一项研究表明，RoxP积极影响单核细胞和角质形成细胞的活力暴露于氧化应激。这种酶可能有助于减少与紫外线暴露有关的氧化应激。
放线菌——抑制紫外线诱导的新细胞生长
放线菌(Actinobacteria)，特别是链霉菌(Streptomyces)是具有光保护活性的代谢物的来源，如抗氧化和抗炎化合物以及吸收紫外线的分子。这些分子包括酰胺类化合物，通常与抗炎活性和生物碱显示更具体的抗氧化活性。这些化合物现在被用作化学成分来开发保护产品。
防止紫外线损伤的细菌营养方法
现在大家都知道各种各样的膳食补充剂对皮肤健康有好处。最近，口服补充抗氧化剂(如抗坏血酸、类胡萝卜素或多酚)和益生菌被提议保护皮肤免受紫外线辐射引起的损害。
“益生菌”一词于1989年被定义为”活的微生物，如果摄入足量，就会对宿主的健康产生影响”。乳酸菌的特定菌株可能会对肠道微生物群的组成和代谢产生有益的影响，在某些情况下还会抑制肠道病原菌的生长。
许多研究表明肠道免疫轴与皮肤有关，食用含有益生菌的食物可以改善皮肤健康，维持皮肤稳态，调节皮肤免疫系统。
Lactobacillus johnsonii NCC 533 (约氏乳杆菌NCC 533)
对于紫外线辐射引起的皮肤损伤，益生菌如约氏乳杆菌NCC 533 (La1)的功效已被证实。
研究表明，约氏乳杆菌的吸收可以通过防止紫外线产生的白细胞介素-10的增加来增强皮肤免疫系统稳态，并减少表皮朗格汉斯细胞的募集。
鼠李糖乳杆菌
以同样的方式，一种益生菌鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG, LGG)的施用被证明可以防止皮肤肿瘤的发生，这是由于其脂磷壁酸(lipoteichoic acid, LTA)的活性，LTA是革兰氏阳性菌细胞壁的一种成分。
在小鼠模型中，LTA降低了紫外线诱导的皮肤免疫抑制，从而显著降低了紫外线诱导的皮肤肿瘤生长。
还可以考虑其他的光保护候选种，如植物乳杆菌HY7714、短双歧杆菌和长双歧杆菌。这些观察结果是很有希望的，但还需要在人类身上得到证实。
目前的防晒策略多种多样。优化策略可以使用改善紫外线内源性保护反应的成分和/或修复或抗氧化酶，对紫外线暴露后的皮肤恢复具有积极作用。
本文中的提到的皮肤微生物群是具有间接防晒特性的化合物的来源。皮肤微生物群中的一些细菌甚至具有直接的紫外线辐射阻断或吸收作用，以及抗炎和抗氧化活性。
此外，一些临床研究也强化了某些益生菌具有预防或逆转紫外线辐射有害影响的有益活性的观点。内源性和外源性细菌不仅是分子的来源，也是开发新的自然防晒措施的灵感来源。
附录： 防晒常识
#01 化学防晒和物理防晒有什么区别？
化学防晒霜的作用就像海绵一样吸收阳光。它们包含以下一种或多种活性成分：氧苯甲酮，阿伏苯宗，辛酸盐，辛二烯，高渗酸盐和辛氧酸盐。这些配方往往更容易擦入皮肤，而不会留下白色残留物。
物理防晒霜的作用就像护盾一样在皮肤表面，使太阳光线偏转。它们包含活性成分氧化锌和/或二氧化钛。皮肤敏感者或小朋友，请尽量选择物理防晒霜。
#02 什么人需要防晒？
任何人，不论年龄，性别或种族，都需要防晒。
（6个月以下的婴儿尽量避免使用防晒霜，可以选择戴帽子，穿长袖等方式。）
#03 如果使用防晒霜需要多少量？
如果只涂脸的情况下，需要一个一元硬币或以上的量。涂身体需要在这个基础上增加相应的量，如果是在海边沙滩上，按照AAD（美国皮肤学会年会）的规定，至少要涂满1盎司的防晒霜才能完全覆盖身体。
#04 防晒霜上SPF和PA代表什么？
SPF值（Sun Protection Factor），也就是我们平常说的防晒系数，指紫外线照射到不伤害肌肤的一个时间范围。假设不涂防晒时15分钟后晒伤，那么SPF30的意思是15（分钟）*30=450分钟，也就是可以保护皮肤7.5小时。【实际上在很多因素下，并不能有效保护这么久，需要补涂】
PA值是衡量防晒产品UVA的防护能力，美国产的和部分欧洲产的防晒霜并没有标有PA，市面上一般有PA+,PA++,PA+++三个等级。PA＋：有效； PA++：相当有效； PA+++：非常有效
#05 多久补涂？
在户外时，请大约每两个小时后补涂，或在游泳或出汗后补上。
#06 防晒霜多久失效？
如果每天以正确的量使用防晒霜，那么一瓶不会使用太久。
FDA要求所有防晒霜保持其原始强度至少三年。如果已过期，请扔掉防晒霜。
#07 防晒霜的成分安全吗？
FDA提议的规则对防晒成分进行了分类。FDA提议将两种成分“普遍认为是安全有效的”（GRASE）：
二氧化钛、氧化锌
FDA提议不要添加其他两种成分：
聚氨基甲酸乙酯、甲苯胺水杨酸酯
#08 防晒喷雾如何？
FDA还在评估喷雾防晒霜的安全性和有效性。使用防晒喷雾的挑战在于，你很难知道是否使用了足够的防晒霜来遮盖身体所有暴露在阳光下的区域，有可能会导致覆盖范围不足。使用喷涂防晒霜时，请确保喷涂足够量并擦拭以确保均匀覆盖。
为避免吸入喷雾防晒霜，切勿将其喷涂在脸部或嘴部周围或附近。或者喷的时候应避开人群，注意风向，以免自己或他人吸入。
#09 含有驱虫剂的防晒霜值得买吗？
AAD不建议购买标签上注明含有驱虫剂的防晒霜。
建议购买单独的产品，因为：
防晒霜应自由使用，并经常使用
驱虫剂应少用，且应比防晒霜少使用
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