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谷禾健康
维生素
B族维生素和维生素K是微生物和人类生理学中多种细胞过程所必需的微量营养素。传统上，这些维生素被认为主要来自饮食，但近年来的研究显示，人类肠道微生物群具备合成这些维生素的能力，提供了重要的内源性来源，这一贡献过去常被低估。
值得注意的是，微生物对宿主维生素储备的贡献正逐渐被视为维生素稳态的重要功能。在结肠中，微生物合成的维生素能够通过特定的运输机制被吸收，以发挥其生物学作用。
什么是维生素？
维生素是一类化学结构各异的有机化合物，人体只需要很少的量，但它们对维持细胞和全身的生理功能至关重要。
与提供结构或能量的宏量营养素（如碳水化合物、蛋白质和脂肪）不同，维生素主要通过作为辅因子或辅酶前体的形式发挥作用，帮助酶完成各种反应，这些反应涉及能量代谢、物质合成、氧化还原调节和细胞信号传导。
即使是轻微的维生素缺乏，也可能损害代谢的完整性，并增加患贫血、神经退行性疾病和免疫缺陷等多种疾病的风险。
分类
根据溶解性和生理特性，维生素通常分为水溶性和脂溶性两类。
• 水溶性维生素
水溶性维生素包括B族维生素（维生素B1、B2、B3、B5、B6、B7、B9和B12）和维生素C。它们通常作为辅基或辅酶参与酶促反应，尤其是在能量代谢、核苷酸合成和一碳单位转移反应中。由于其亲水性，水溶性维生素不易在体内储存。
• 脂溶性维生素
脂溶性维生素（维生素A、D、E和K）通过脂类介导的途径被吸收，并储存在脂肪组织和肝脏中，形成一个相对稳定的储备。
脂溶性维生素的功能更偏向于调节而非催化，但对于维持正常的视力、免疫调节、抗氧化防御以及钙磷平衡至关重要。比如，维生素K是凝血因子中谷氨酸残基γ-羧化反应的辅因子。
来源
• 大部分维生素依赖饮食获取或微生物产生
值得注意的是，由于人体无法合成大多数维生素，因此它们是必需的营养素。只有少数例外，如维生素D，它可以在紫外线照射下由皮肤中的7-脱氢胆固醇合成。对于其他所有维生素，人体主要依赖饮食和微生物的产生来获取。
• 肠道菌群合成维生素的能力对人体代谢非常重要
与高等真核生物不同，许多细菌物种具备从头合成必需辅因子的遗传机制，包括维生素B1、B2、B3、B5、B6、B7、叶酸（B9）、B12和甲萘醌（K2）。
其中，6种B族维生素（B1、B2、B3、B5、B6和B9）是关键的辅酶前体，这些辅酶在细菌和哺乳动物中发挥作用，如硫胺素焦磷酸（TPP）、黄素单核苷酸/黄素腺嘌呤二核苷酸（FMN/FAD）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD/NADP）、辅酶A（CoA）、磷酸吡哆醛（PLP）和四氢叶酸（THF）。
生物素则是一种重要的羧化/脱羧辅因子，在脂肪生成、碳水化合物和氨基酸代谢中发挥重要作用。钴胺素是B12辅酶家族（包括氰钴胺素、甲基钴胺素和腺苷钴胺素）的前体，对所有动物和许多（但并非所有）细菌物种都是必需的。
因此，人们越来越关注人体肠道菌群的合成能力，将其视为B族维生素和维生素K的潜在内源性来源，并逐渐认识到它对宿主维生素稳态的功能性贡献。
这种观念的转变得益于肠道菌群检测方法学的改进和多样化，使得谷禾能够以更高更大规模的分辨率检测和功能性地解释微生物维生素的生物合成。
本文主要关注和讨论目前对人体肠道相关细菌合成B族维生素和维生素K的理解。重点关注用于研究肠道菌群产生维生素潜力的各种方法，包括基因组学、宏基因组学等，以更好地了解微生物与宿主之间的维生素相互作用，从而改善人类健康。
人类肠道菌群是一个庞大且代谢活跃的微生物生态系统，包含丰富的基因功能库。随着新物种和功能的不断发现，我们对它的认识也在不断加深。
哪些证据说明肠道菌群合成维生素
（1）无菌大鼠 vs. 普通大鼠的对比实验
为了证明细菌生产的维生素，我们以一个关于维生素K的经典例子：
实验对象A（无菌大鼠）： 肠道里没有任何细菌。
给它们吃不含维生素K的食物，它们就会生病（凝血酶原水平降低，容易出血），因为它们既没从食物中吃到维生素K，肠道里也没有细菌帮忙制造。
实验对象B（普通大鼠）： 肠道里有正常的细菌。
结果： 即使吃完全一样的不含维生素K的食物，它们却很健康，凝血功能正常。
结论： 这说明普通大鼠肠道里的细菌“生产”了足够的维生素K，弥补了食物的缺失。进一步推测细菌的产量足甚至以满足生理需求。
因此以上实验表明细菌不仅仅是“产生”了维生素，而且产生的量很大，可能足够达到维持宿主健康（如正常凝血）的生理标准。
（2）人体研究
同样，在人类研究中，即使低维生素K饮食持续3-4周，也不会导致明显的维生素缺乏，除非同时使用广谱抗生素抑制肠道菌群。在这种情况下，会观察到血浆凝血酶原的明显下降，这清楚地表明了肠道菌群在维持维生素K稳态方面的重要作用。
（3）体外研究
一些计算机模拟研究也探讨了肠道菌群对宿主相关微量营养素摄入的潜在贡献，特别是关于B族维生素的膳食参考摄入量（DRI）。这些计算方法发现了能够产生多种B族维生素的微生物生物合成途径，表明肠道菌群可能对宿主的微量营养素摄入产生影响。
具体来说，尽管这仍然是推测性的，但有目前研究普遍认为肠道微生物合成的维生素B3、B6、B9和B12可能占人类相应DRI的约27%-86%。
（4）结肠转运系统
此外，在人类结肠中检测到B族维生素转运系统，进一步加强了微生物和膳食维生素可能协同作用，维持全身维生素稳态的观点。然而，由于微生物产生的维生素在结肠环境中的实际生物利用度仍未得到充分表征，需要进一步明确的研究。
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注意局部和全身
与小肠中吸收效率明确的膳食维生素不同，微生物合成的维生素吸收取决于其化学形式和宿主转运蛋白的能力。例如，结肠中存在大量微生物合成的类咕啉素（包括维生素B12的变体），其结构常与具有生物活性的钴胺素不同，导致人类宿主的生物利用度降低。
此外，微生物合成的B族维生素主要满足自身的代谢需求，因此，与膳食来源相比，剩余部分（无论是主动分泌还是通过细菌细胞自发裂解释放）所占比例可能较小。
同时，微生物产生的维生素在塑造局部肠道环境（特别是在肠腔内和黏膜界面）中具有重要的生物学意义。已知这些维生素可以支持结肠上皮细胞的代谢需求，影响屏障完整性，调节局部免疫反应，并发挥抗氧化和保护作用。
谷禾数据库整理了大样本人群微生物基因组参考集合的基因组学研究，初步细致地刻画了肠道微生物群中各个成员合成维生素的潜力。
▸ 谁能自己造维生素？
把这些信息汇总到“门”(phylum)这一分类层级时，拟杆菌门（Bacteroidota）和假单胞菌门（Pseudomonadota）中“维生素原养型”（prototrophic，能从头合成某种化合物）的物种比例更高。
这两个门里包含能够合成几乎所有B族维生素的物种，但维生素B12（钴胺素）是个例外：大约只有30%的拟杆菌门基因组和约42%的变形菌门基因组显示出合成B12的潜力。
• 拟杆菌属和大肠杆菌是重要的B族维生素生产者
Bacteroides（拟杆菌属）： 一些拟杆菌属的成员可以合成全部八种B族维生素。
E.coli（大肠杆菌）, Phocaeicola dorei, Bifidobacterium（双歧杆菌属）, Segatella copri（以前叫Prevotella copri）： 这些也是肠道中B族维生素的重要生产者。
• 放线菌和芽孢杆菌中能产生维生素的较少
相对地，放线菌门（Actinomycetota）和芽孢杆菌门（Bacillota）中维生素“营养缺陷型/需外源型”（依赖外部来源满足维生素需求）的成员比例更高。
注：研究数量有限，仅供参考
▸ 肠型可能影响维生素的合成能力
• 不同肠型擅长合成的维生素不同（仅供参考）
肠道菌群的组成（肠型）会影响维生素的合成能力。
肠型1（以Bacteroides为主）： 更擅长合成生物素、核黄素和泛酸。
肠型2（以Prevotella copri为主）： 更擅长合成硫胺素和叶酸。
• 谁是维生素“消费者”？
Faecalibacterium prausnitzii（普拉梭菌）： 它会消耗多种B族维生素，尤其是核黄素，核黄素能帮助它在肠道内抵抗氧化。
尽管基因组研究已阐明单个菌株或基因组的生物合成能力，现有方法仍较少将这一视角扩展至整个微生物群落，因此尚难在人群层面绘制维生素生物合成潜力图谱。
现有研究和谷禾的研发表明，特定微生物类群通过其生物合成能力模式和维生素利用策略，在塑造肠道维生素“生态”中起着关键作用。深入理解不同类群对维生素代谢的特异性贡献对于阐明微生物群与宿主营养状态的功能性相互作用至关重要，这些认识还可能指导基于微生物组的干预策略设计，以优化维生素可获得性并解决营养缺乏问题。
在此背景下，比如用能分泌叶酸的乳酸菌做发酵剂，生产叶酸强化乳制品；也在筛选肠道来源的产叶酸菌作为潜在益生菌，用于改善维生素供应。这些例子说明：关于微生物维生素代谢的知识可以转化为食品和治疗策略，最终为利用肠道微生物群有益代谢潜力的营养学方法铺平道路。
尽管人们越来越认识到人类肠道菌群具备合成维生素的能力，但最近的研究强调，肠道菌群中维生素的可用性并非仅仅由生物合成能力决定，还受到微生物群落内部以及宿主处复杂的代谢相互作用的影响。
这些动态过程包括微生物之间的交叉代谢、维生素摄取的竞争以及宿主介导的吸收，所有这些因素共同塑造了最终的营养产出。
▸ 微生物—微生物互作
在微生物层面，维生素的交叉喂养代谢源于不同分类群之间生物合成能力的不均匀分布，且这种差异不仅存在于亲缘关系较远的类群间，也体现在同一属内的不同物种之间。
最近的研究中，研究人员利用 SEED 平台分析了一个包含2000多个经过人工校对的人类肠道细菌基因组的参考数据集。该平台整合了所有已知和推断的生物合成及补救途径组件，包括酶和转运蛋白。这一方法通过预测不同分类等级中原养型（可自身合成）和营养缺陷型（需外部获取）菌株的比例，实现了对维生素生物合成潜力变异性的定量评估。这些跨越不同维生素和分类级别的保守性与变异性模式，为微生物群落中的潜在代谢相互作用奠定了基础。
• 原养型微生物的产物可能支持缺陷型的生长
当原养型和营养缺陷型微生物共存于同一生态位时，这种差异可能导致代谢相互依赖，即原养型微生物释放的代谢产物或中间体能够支持营养缺陷型微生物的生长和代谢功能。
一个明显的例子是维生素B12，这一结构复杂且代谢成本高昂的辅助因子。由于完整生物合成途径需高昂的代谢成本和遗传负担，只有少数厌氧肠道细菌（主要属于厚壁菌门和放线菌门）能够自主生产维生素B12。
然而，这种辅助因子对许多群落成员至关重要，众多成员已进化出高亲和力的转运系统以从环境中获取。例如，Anaerobutyricum hallii（以前称E.hallii）是一种特征明确的丁酸产生菌，能够合成维生素B12，而嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia）则通过共生利用该维生素进行丙酸的合成。
同样，在肠道微生物群落模型中，缺乏叶酸合成能力的Roseburia intestinalis M50/1生长受到经体外验证的叶酸原养型菌株双歧杆菌Bifidobacterium bifidum CNCM I-3650的益处。这些发现表明，原养型细菌可以通过主动交换代谢物和微量营养素，或通过被动机制（如细胞裂解并释放胞内维生素），来缓解共存菌株的营养缺陷。
这些以维生素为媒介的相互作用不仅是合作性的，竞争也在塑造人类肠道维生素可用性方面起着关键作用。
维生素的可用性受微生物间相互作用等的影响
• 肠道微生物群会竞争有限的维生素资源
微生物通过产生维生素结合蛋白和利用特定转运蛋白，与其他群落成员竞争有限的维生素资源。因此，肠道环境可视为一个严格调控的微量营养素市场，其可用性由生物合成能力和摄取效率共同决定。
例如，多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）表达三种功能性、同源的维生素B12转运系统以获取钴胺素。这些转运蛋白对不同类咕啉类似物表现出独特的特异性，这可能为其在竞争激烈的人类肠道环境中提供选择性优势，同时也体现了肠道微生物为确保获得必需辅助因子所采用的复杂策略和巨大努力。
▸ 微生物—人体互作
宿主与微生物之间的相互作用使这一网络愈加复杂。实际上，宿主通过免疫调节、结肠吸收、粘液分泌和饮食等方式，间接影响维生素的动态变化，从而影响微生物的组成和功能。
• 不同年龄的肠道菌群组成影响维生素合成能力
最近的研究显示，年龄和地理起源等宿主因素显著影响人类肠道菌群的维生素生物合成潜力。具体而言，肠道菌群的测序分析表明，婴儿期维生素B9（叶酸）和K2的生物合成途径非常普遍，这与能合成叶酸的双歧杆菌属（Bifidobacterium spp.）的主导地位以及能够产生维生素K2的大肠杆菌（E.coli）的存在相一致，这些都是早期肠道微生物组的特征。
另一项研究将人群按年龄分组（从几个月大到80岁以上），并将微生物特征与年龄进行关联分析。结果显示，新生儿组（0-4岁）的微生物与参与硫胺素（维生素B1）和烟酸（维生素B3）生物合成的酶呈正相关，表明这些维生素路径与生命早期相关，这与老年组形成对比。
成人的肠道菌群则富含Bacteroides和Prevotella copri，展现出更广泛的代谢能力，因为这些类群通常是维生素B的原养型生物，具备多种B族维生素的完整生物合成途径。
• 不同地区的饮食和生活方式导致维生素合成能力差异
此外，新兴证据表明，地理起源导致全球不同人群肠道菌群在B族维生素生物合成能力上的差异，可能与饮食和生活方式相关因素影响肠道菌群的组成和功能有关。
在这个复杂的生态和代谢网络中，结合本地大数据库明确哪些微生物类群在结肠中参与维生素生物合成、这些维生素是否被宿主吸收以及哪些因素影响其产生，对于理解微生物群对宿主的营养贡献至关重要。这也有助于设计针对微生物群的策略（如益生元、益生菌或工程菌群），以改善维生素状况。
1
维生素B1（硫胺素）
▸ 生物学功能与重要性
硫胺素（维生素B1）是一种水溶性维生素，作为辅酶参与多个核心代谢过程。在活性磷酸化形式TPP（焦磷酸硫胺素）下，维生素B1是碳水化合物代谢中多种酶的关键辅因子，包括丙酮酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶和转酮醇酶，这些酶是三羧酸循环（TCA）和磷酸戊糖途径的关键参与者。
通过这些途径，硫胺素有助于能量生成、氧化还原平衡、核苷酸和脂质的生物合成，并间接参与神经递质的代谢。
▸ 微生物合成与已知微生物贡献者
细菌中的硫胺素生物合成遵循模块化途径，涉及两个部分的分别合成：4-氨基-5-羟甲基-2-甲基嘧啶磷酸(HMP-P)和4-甲基-5-(β-羟乙基)噻唑磷酸 (THZ-P)。随后，这些部分由 ThiE 酶偶联生成磷酸硫胺素，最后转化为活性的 TPP 形式。基因组调查显示，相当大比例的肠道相关细菌基因组，包括拟杆菌属(Bacteroides)、普雷沃氏菌属(Prevotella)、肠球菌属(Enterococcus)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)等主要菌属的代表，都拥有从头合成磷酸硫胺素所需的完整基因库。
然而，许多肠道共生菌对硫胺素是营养缺陷型的，依赖于外源性硫胺素或诸如 HMP-P 之类的中间体，这些物质可以从环境中回收或在微生物之间交换。在这些维生素B1营养缺陷型细菌中，已鉴定出不同的补救策略：有些菌株可以回收两种硫胺素中间体，而另一些则缺乏其中一条生物合成支路，依赖外部来源提供相应的缺失化合物，还有一部分完全依赖于摄取预先形成的硫胺素。
值得注意的是，所有营养缺陷型变体都保留了一定的补救能力，反映了对不完整生物合成潜力的多样化进化适应。
有趣的是，普拉梭菌(F. prausnitzii)在将丙酮酸转化为乙酰辅酶A的代谢过程中需要这种维生素，这是丁酸生物合成途径的一部分，突显了维生素B1在肠道菌群成员生产短链脂肪酸(SCFA)中的关键作用。
// 小结
总结来说，维生素B1（硫胺素）不仅是你身体的“能量充电宝”，也是将食物（碳水化合物）转化为能量所必需的“点火器”。没有它，我们的细胞无法有效产生能量，也无法制造DNA和脂肪，甚至会影响神经系统的信号传递。
肠道里住着很多细菌，其中一些是“生产者”。比如拟杆菌和双歧杆菌等常见菌，可以自己从头制造维生素B1，不仅满足自己，可能还能分给别人。还有很多细菌是“消费者”（营养缺陷型），它们自己造不出维生素B1，或者只能造出一半。
有的细菌完全依赖别人，必须从环境里捡现成的维生素 B1 吃。有的细菌只能造一半零件，需要从邻居那里借另一半零件来组装。说明为了生存，细菌逐步进化出复杂的“借用”和“互助”关系。
2
维生素B2（核黄素）
▸ 生物学功能与重要性
核黄素（维生素B2）是两种主要黄素辅酶——黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的前体。这两种辅酶在核心代谢中广泛参与氧化还原反应，包括电子传递链、脂肪酸氧化、氨基酸分解代谢，以及维生素B6和B9的激活反应。
此外，核黄素通过支持谷胱甘肽还原酶的活性和调节氧化应激，有助于维持抗氧化防御系统。
▸ 微生物合成与已知贡献者
细菌中的核黄素生物合成涉及一组保守基因（ribA、ribB、ribC、ribD和ribE），这些基因将三磷酸鸟苷（GTP）和5-磷酸核酮糖转化为核黄素，随后核黄素被磷酸化为FMN，再腺苷酸化为FAD。
最近的基因组重构研究显示，完整的操纵子在肠道共生细菌中广泛存在，包括拟杆菌属（Bacteroides）、肠球菌属（Enterococcus）和多种乳杆菌。尤为重要的是，乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）和罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）已被提议作为天然生物强化剂，用于提高酸奶、奶酪和发酵乳制品中的核黄素浓度。
然而，基因组分析显示，芽孢杆菌门（Bacillota）和放线菌门（Actinomycetota）中的一些成员缺乏完整的核黄素生物合成操纵子。有趣的是，许多这些核黄素缺乏型细菌编码高亲和力的核黄素转运系统，如RibU（ECF家族）和RibXY（ABC超家族），显示出它们对核黄素衍生辅助因子（如FMN和FAD）的强烈需求。
除了营养作用外，微生物生成的核黄素还参与调节宿主粘膜表面的免疫反应，其关键机制涉及粘膜相关恒定T（MAIT）细胞，这些细胞在识别由非多态性MHC I类相关分子MR1呈递的核黄素生物合成中间体后被激活。该途径建立了微生物维生素B2代谢与粘膜免疫监视之间的直接联系，强调了微生物核黄素生成在宿主-微生物相互作用中的更广泛生理相关性。
// 小结
维生素B2（核黄素）不仅是身体必需的营养素，也是肠道细菌与免疫系统之间的沟通桥梁。进入体内后，维生素B2转化为两种“超级助手”（FMN和FAD），参与无数化学反应，尤其是在将脂肪和蛋白质转化为能量，以及协助产生其他维生素（如B6和叶酸）。它还能帮助抵抗“氧化压力”，保护身体免受损伤。
肠道细菌也能合成B2，许多细菌（如某些拟杆菌和乳酸菌）具备特定基因，能够自己生产维生素B2。然而，并非所有细菌都能合成B2；一些细菌缺乏这种能力，但进化出强大的“抢夺”能力（高亲和力转运系统），能够从环境中获取B2以维持生存，显示出B2对细菌生存的重要性。
意外发现是，细菌制造B2的过程中还会产生一些中间产物，这些产物能够激活免疫系统中的特殊巡逻兵“MAIT细胞”。当MAIT细胞探测到细菌生成B2时，这些细胞会被激活，像是细菌发送的信号，通知免疫系统“我在这里”。这不仅帮助身体识别细菌，还启动免疫监视，保护肠道粘膜的健康。
3
维生素B3（烟酸）
▸ 生物学功能与重要性
维生素B3，即烟酸，包含两种生物活性形式：烟酸（NA）和烟酰胺（NAM）。这两者都是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）的前体。这两种二核苷酸是参与氧化还原反应、能量代谢、DNA 修复和细胞信号传导的重要辅助因子。
NAD+是糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化中的关键辅酶，而NADP+对合成代谢途径和抗氧化防御至关重要。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
与大多数其他B族维生素不同，烟酸可以在体内（主要在肝脏）内源性合成，通过犬尿氨酸途径将色氨酸转化为喹啉酸，后者是NAD+生物合成的关键中间体。然而，这一途径通常不足以满足日常需求，因此饮食摄入或微生物的贡献显得尤为重要。
在肠道中，许多共生细菌拥有一条替代的烟酸从头合成途径，从天冬氨酸开始生成喹啉酸，再转化为烟酸单核苷酸，最终合成NAD+。这一生物合成途径广泛分布于假单胞菌门（Pseudomonadota）和拟杆菌门（Bacteroidota）中，尽管在属和种的水平上存在显著差异。大肠杆菌（E. coli）、脆弱拟杆菌（B.fragilis）和多种双歧杆菌（Bifidobacterium）被确认是肠道环境中的烟酸生成者。
然而，并非所有菌种都编码完整的生物合成基因，许多细菌依赖烟酸补救途径，利用宿主或微生物衍生的前体。最新证据强调了宿主与其肠道菌群之间维生素B3前体的双向交换，支持共享的NAD+代谢。
尽管饮食中的烟酸前体大多在上消化道/小肠中被吸收，但结肠中的微生物可以利用可发酵纤维（如菊粉）或宿主细胞代谢释放的NAM来合成NAD+。微生物来源的NAD+随后转化为NAM和NA，这些物质能够被宿主肠道组织吸收，并在宿主细胞内用于再生NAD+。这突显了一个动态循环，即微生物活动与宿主来源底物共同维持循环中NA水平，即使在缺乏直接饮食摄入的情况下。
// 小结
维生素B3是身体细胞正常运转不可或缺的成分。你可以把它想象成制造“电池”的原料。它主要有两种形式（烟酸和烟酰胺），在体内会变成两种超级重要的物质（NAD+和NADP+）。这两种物质负责帮我们把食物变成能量、修复受损的 DNA，以及保护细胞不“生锈”（抗氧化）。我们的肝脏可以利用蛋白质中的某种成分（色氨酸）自己合成一点维生素 B3，但这通常不够用，大部分需要通过食物摄入。如果你吃不够，你肚子里的细菌能帮大忙。
在你肠道里的许多细菌（比如大肠杆菌和双歧杆菌）拥有特殊的“生产线”，可以用完全不同的原料（天冬氨酸）制造出维生素 B3。
细菌还可以利用我们吃下去的膳食纤维（比如菊粉）或者我们身体代谢剩下的废料，制造出 NAD+。然后它们把这些成品分解成我们可以吸收的形式（烟酸或烟酰胺），这就相当于细菌在结肠里给我们“供货”。我们身体产生的某些前体物质也能被细菌利用。
4
维生素B5（泛酸）
▸ 生物学功能与重要性
维生素B5（泛酸）是辅酶A（CoA）的生化前体，辅酶A作为核心代谢辅助因子，参与广泛的生物过程，包括三羧酸循环（TCA）、脂肪酸合成与β-氧化以及氨基酸代谢，主要在能量生成和合成代谢中充当酰基载体。此外，胆固醇、类固醇激素、血红素和乙酰胆碱的生物合成也需要辅酶A。
维生素B5对于维持细胞能量平衡和代谢功能至关重要。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
细菌可以通过一条从头合成途径来制造泛酸，该途径将泛解酸与β-丙氨酸结合在一起。这条途径由一组高度保守的基因簇（panB、panC、panD、panE）编码，合成出的维生素随后会被转化为辅酶 A。
在人类肠道菌群中，基因组分析显示，几乎所有的假单胞菌门（Pseudomonadota）和拟杆菌门（Bacteroidota）都具备合成泛酸的遗传能力，而受评估的厚壁菌门（Bacillota）和放线菌门（Actinomycetota）成员中，只有不到一半编码了完整的泛酸合成途径。不过，许多无法自身合成泛酸的菌株（营养缺陷型）仍然保留了将外源性泛酸转化为辅酶A的酶机制，这使它们即使无法从头合成，也能完成基本的代谢功能。
正因为假单胞菌门和拟杆菌门普遍具备这种合成能力，所以在成年人的肠道菌群中，尤其是典型的以拟杆菌为主的肠型中，维生素B5的生物合成途径是最常见的代谢途径之一。
// 小结
维生素 B5 之所以重要，是因为它是我们体内一种叫“辅酶 A”的关键物质的原材料。你可以把辅酶 A 想象成细胞工厂里的“搬运工”和“点火器”。 它是身体燃烧脂肪、分解蛋白质和碳水化合物产生能量的过程中不可或缺的一环。身体制造胆固醇、性激素、血红蛋白（血液中携带氧气的成分）以及神经传导物质时，都离不开它。
5
维生素B6（吡哆醇）
▸ 生物学功能与重要性
维生素B6是由六种可相互转化的形式组成，包括吡哆醇（PN）、吡哆醛（PL）、吡哆胺（PM）及其磷酸化形式，其中5′-磷酸吡哆醛（PLP）是最活跃的形式。PLP作为辅酶参与了约140种酶促反应，使维生素B6成为功能多样且复杂的微量营养素之一。除了糖原磷酸化酶外，几乎所有依赖PLP的酶都涉及氨基化合物的生化过程，尤其是氨基酸代谢。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
在人类肠道中，PLP通过两条截然不同的途径合成：较长的依赖脱氧木酮糖5-磷酸（DXP）的途径，这在拟杆菌门（Bacteroidota）和假单胞菌门（Pseudomonadota）中普遍存在；以及较短的不依赖DXP的途径，这在放线菌门（Actinomycetota）中更为常见。
基因组分析表明，PLP的产生在肠道细菌中分布不均。尽管预测双歧杆菌属（Bifidobacterium）、拟杆菌属（Bacteroides）和普雷沃氏菌属（Prevotella）能合成PLP，但许多著名的肠道共生菌，如韦荣氏球菌（Veillonella spp.）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、普拉梭菌（F.prausnitzii）和Roseburia inulinivorans则被认为是营养缺陷型（无法自行合成）。这些生物体通常携带补救途径的遗传特征，使它们能够将环境中的B6维生素形式转化为可用的PLP。
6
维生素B7（生物素）
▸ 生物学功能与重要性
生物素，也被称为维生素B7，是一种含硫的水溶性维生素。它作为羧化酶的辅酶，参与关键的代谢途径，包括脂肪酸代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、聚酮化合物生物合成以及尿素利用。生物素通过赖氨酸残基与靶酶共价结合，促进二氧化碳转移反应，这对维持能量稳态和脂质代谢至关重要。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
细菌中的生物素合成通过两条截然不同的途径进行。在大肠杆菌（Escherichia coli）中，生物素是通过一种改良的脂肪酸合成途径合成的，该途径依赖于bioC和bioH基因，这是一条规范的且在生物素合成的肠道细菌中广泛存在的路径。相比之下，枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）则利用以bioW基因为中心的独立途径，这条依赖bioW的路线在Bacillota成员中更为常见。
根据最近的基因组调查，所有分析的放线菌门（Actinomycetota）基因组均缺乏从头合成生物素所需的必需基因，这种特征在厚壁菌门也很少见。与其营养缺陷特征相符，大多数放线菌门细菌编码高亲和力的生物素摄取系统，强调了它们对环境生物素来源的依赖，并表明存在选择性机制以确保高效清除这种必需辅因子。
7
维生素B9（叶酸）
▸ 生物学功能与重要性
维生素B9包括一类与四氢叶酸（THF）结构相关的水溶性化合物，THF在“一碳代谢”中作为辅酶发挥作用。THF及其衍生物对于许多反应中转移一碳单位至关重要，这些反应涉及嘌呤、胸苷酸和多种氨基酸的合成，以及核苷酸的合成、DNA的复制、修复和甲基化。
因此，叶酸在核苷酸合成、表观遗传调控和细胞分裂中发挥关键作用，尤其在妊娠和婴儿期等快速生长阶段更为重要。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
细菌从头合成叶酸需要先生成并缩合两种关键中间体：二氢蝶呤三磷酸（DHPPP）和对氨基苯甲酸（pABA）。这些前体通过不同的代谢途径生成，最终汇合形成二氢叶酸（DHF），随后被还原为具有生物活性的四氢叶酸（THF）。
在肠道微生物中，适应婴儿肠道的物种（如B.bifidum、B.longum和B.breve）被认为是重要的叶酸生产者。这些菌株已能在培养基中积累叶酸，表明它们可能为婴儿肠道的叶酸库作出贡献。然而，双歧杆菌通常需要外源补充pABA才能合成叶酸，表明它们在该前体上存在一定程度的“营养缺陷”。
乳杆菌也是能产叶酸的细菌。例如，德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）、瑞士乳杆菌（Lactobacillus helveticus）、罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）、清酒乳杆菌（Latilactobacillus sakei）和植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）的菌株在pABA存在的生长环境中能合成叶酸。
值得注意的是，植物乳杆菌表现出无需补充pABA就能稳定产生叶酸的能力。许多研究评估了肠道微生物对动物宿主叶酸摄入的贡献，已证实肠道细菌合成的叶酸可以在结肠被吸收并被宿主利用。基于这一发现，研究人员探讨了来自各种发酵食品的乳杆菌作为发酵剂生产叶酸强化乳制品，同时也探索将人体肠道来源的乳杆菌作为产叶酸益生菌。
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维生素B12（钴胺素）
▸ 生物学功能与重要性
维生素B12（钴胺素）是一种含钴的辅因子，也是自然界中体积最大、结构最复杂的非聚合生物分子之一。在人体内，它作为辅酶参与两项关键的线粒体反应：
1）甲基丙二酰辅酶A变位酶（methylmalonyl‑CoA mutase）：参与丙酸代谢与能量产生；
2）蛋氨酸合成酶（methionine synthase）：在叶酸循环中把同型半胱氨酸再生为蛋氨酸，起关键作用。
在B12的多种形式中，氰钴胺（cyanocobalamin）化学性质最稳定；它被吸收后会经过酶促加工，转化为具有活性的辅因子形式：甲基钴胺（Me‑Cbl）和腺苷钴胺（Ado‑Cbl）。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
钴胺素的生物合成过程非常复杂且耗能，涉及30多个基因，可走需氧或厌氧两条途径，最终都汇合到咕啉环（corrin ring）形成以及钴离子螯合的步骤。
该合成能力主要局限于某些细菌类群，许多肠道微生物并不具备。大规模基因组分析显示，约60%–80%的人类肠道共生菌缺乏合成B12所需的完整基因组合，例如双歧杆菌属（Bifidobacterium）、普雷沃菌属（Prevotella）以及Bacteroides thetaiotaomicron等。
相反，Propionibacterium freudenreichii、梭菌属（Clostridium）、脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）、阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）以及部分Bacillota和放线菌门（Actinomycetota）细菌，编码了完整或近乎完整的B12合成操纵子。
但由于合成B12非常耗能，很多细菌进化出了替代策略来获得这种辅因子及其类似物（咕啉类/钴胺素类似物，corrinoids）：例如回收前体或直接从环境/其他菌那里摄取完整分子，从而在肠道微生物群中形成合作与资源共享。
不过在人类体内，结肠产生的B12吸收效率很低，因此微生物来源B12对全身B12水平的直接贡献仍不明确。
// 小结
B12对人体很关键：它参与能量代谢的一条关键反应，以及“叶酸循环/同型半胱氨酸→蛋氨酸”的关键步骤。补剂里常见的氰钴胺只是稳定形态：进入人体后会被转换成真正起作用的两种活性形式（甲基钴胺、腺苷钴胺）。
肠道菌并非都能制造B12：多数常见肠道共生菌缺乏完整“生产线”，只有部分细菌具备较完整的合成基因。很多细菌选择“省钱模式”：不自己合成，而是从环境或其他细菌那里“捡现成/回收零件”。未来还需要继续加强研究。
9
维生素K2（甲萘醌，Menaquinones）
▸ 生物学功能与重要性
维生素K主要有两种形式：一种是叶绿醌（K1），存在于绿色叶菜中；另一种是甲萘醌（K2），它是一类多样的异戊二烯衍生物，主要由细菌产生。甲萘醌（MK-n）的差异在于其异戊二烯侧链长度不同，这会影响其生物利用度和在组织中的分布。
在细菌细胞中，MK-n在细胞质膜的电子传递中起核心作用，支持形成芽孢的过程，并与致病菌的毒力有关。在人类中，维生素K2不足与骨质疏松、心血管疾病以及胰岛素敏感性下降有关。
▸ 微生物生物合成与已知贡献者
细菌中的甲萘醌合成途径涉及两个关键部分的汇合：萘醌环结构与异戊二烯侧链。这两部分首先通过不同代谢途径分别生成，随后再结合形成醌的核心结构。之后，异戊二烯侧链通过逐步添加异戊二烯单位而延长，产生侧链长度不同的甲萘醌变体。这种结构多样性带来功能上的分工，也可能有助于不同细菌适应环境。
目前，若干能产生甲萘醌的细菌菌株已作为工业食品发酵的发酵剂使用，并显示出可提高培养基中维生素K含量的能力。例如，将乳酸乳球菌（Lactococcus cremoris、L.lactis）和乳明串珠菌（Leuconostoc lactis）在复原奶粉或豆奶中培养时，可产生长链MK，并且水平几乎接近成人每日适宜摄入量。这些发现支持：发酵食品可以成为维生素K2的重要膳食来源。
// 小结
总结来说，维生素K有两大类：K1主要来自绿叶菜；K2主要由细菌合成。K2不是单一物质，而是一系列“MK-n”家族成员，侧链长短不同，会影响人体吸收与在体内去向。
对细菌来说，K2是能量代谢（电子传递链）的关键分子，还与芽孢形成和致病性相关。对人来说，K2不足可能与骨质疏松、心血管问题以及胰岛素敏感性变差有关。有些用于发酵的乳酸菌在牛奶或豆奶里能产出一定量的K2，说明发酵食品可能是补充K2的一个重要来源。
▸ 分子测序方法
近一二十年来，高通量测序、多组学与计算建模的重大进展，极大提升了我们对人类肠道微生物组的理解，包括其参与维生素生物合成的作用。
通过测序的基因组与生物信息学绘制“群落层面”的维生素合成潜力。
分享一些有趣关联：高纤维饮食人群的肠道微生物组更富集叶酸与核黄素“潜在生产者”，而西式饮食与更高的“维生素合成缺失”（更依赖外源获取）相关。不同年龄也有差异：成人整体合成潜力更强；婴儿相对更富集维生素K2相关的甲萘醌与叶酸合成潜力。
在临床队列中，2型糖尿病患者的维生素K2及多种B族维生素合成基因丰度下降，提示微生物维生素代谢可能与健康状态相关。
有研究发现炎症性肠病（IBD）患者的钴胺素（维生素B12）与硫胺素（维生素B1）合成相关基因表达显著降低，说明疾病本身会影响微生物维生素代谢的“实际运行”。
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不足之处
但需要强调的是：无论是16S rRNA 测序还是宏基因组测序，目前主要评估的是菌群的潜在功能能力”——其推断结果高度依赖检测机构所采用的整合菌群基因与代谢通路数据库。现有数据库仍可能存在注释不全或偏倚：替代通路、新发现酶及非模式菌的功能注释缺口更为常见，从而带来功能推断的不确定性。
现阶段，基因组学层面的“检出”并不能直接证明相关基因已在体内表达、对应酶活性确实发生并产生了可观的生理效应；这类问题往往需要结合转录组、蛋白组（必要时包括代谢组）等证据链来支撑。
因而，更理想的路径是将菌群组学结果与人群膳食摄入、临床指标与其他组学数据联合分析，才能更清晰地反映人体维生素“合成—转化—吸收—利用”的真实状态；这也与谷禾健康正在持续研发与构建的综合模型思路一致。
基于上述限制，在谨慎选择菌群检测机构的同时，也应对菌群评估报告中的营养相关指标保持审慎解读：建议结合受试者的症状体征、既往史与用药/补充剂使用、饮食结构及实验室检查结果，进行综合判断与个体化干预，避免将“功能预测”直接等同于“临床结论”。
总体而言，基因组与生物信息学为绘制肠道微生物合成、改造或获取维生素的遗传潜力提供了强有力的入口。它们无法单独给出真实产量与功能输出，但能指导饮食和了解评估肠道菌群代谢维生素的合成和利用潜力，并在群落尺度上建模预测代谢。
▸ 培养方法
测序等基于序列的方法极大拓展了我们对微生物代谢的认识，但要在实验上“坐实”某个微生物是否真的能合成维生素，培养（culture-based）方法仍然不可或缺。通过培养，我们可以直接测试代谢能力、分离出能产维生素的菌或需要外源维生素才能生长的菌（营养缺陷/依赖型），并在营养成分严格可控的条件下设计实验来研究微生物之间的相互作用。
在实验室条件下评估微生物维生素生物合成潜力的一种经典且至今仍广泛使用的方法，是利用“营养缺陷指示菌株”（auxotrophic indicator strains）。这类菌的生长依赖某一种特定B族维生素的外源供给，因此可以通过其生长反应来定量推断样品中该维生素的可用量。这种测定已大量用于研究乳酸菌和双歧杆菌产生叶酸、硫胺素（维生素B1）和钴胺素（维生素B12）的能力。
研究者也会用体外体系直接观察微生物之间的“维生素互喂/交叉供养”（cross-feeding）：把一种需要维生素的菌和一种能合成维生素的菌配对共培养。比如在缺乏叶酸的培养基中，R. intestinalis 与 B. bifidum 共培养时能够生长，因为后者会被动向环境释放叶酸合成的中间产物。类似地，在没有外源硫胺素的情况下，Roseburia faecis 能维持对硫胺素依赖的F.prausnitzii 的生长，说明物种间确实发生了有效的营养共享。
为了更接近肠道微生物生态系统的复杂性并延长观察时间，更复杂的体外培养平台（如基于生物反应器的发酵系统）也被用于相关研究。这类封闭、动态系统可以精确调控环境参数（如pH、滞留时间、底物输入），并能长期维持稳定、可重复的“合成”微生物群落。尽管它们已被广泛用于模拟结肠条件下的微生物生态与代谢产物研究，但直接用于研究肠道菌B族维生素的合成与交换目前仍相对有限。不过，这些系统为未来在更接近生理条件的环境中捕捉微生物营养互作提供了很有前景的框架。
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局限性
但培养方法也有先天局限：相当一部分肠道微生物在标准实验室条件下仍难以培养，限制了我们对一些关键群落成员维生素代谢能力的评估。尽管如此，培养仍是功能微生物学的基石，因为它能对维生素的合成、转运以及物种间交换进行直接的实验验证。
▸ 分析化学方法与代谢组学
代谢组学在阐明微生物代谢方面居于补充重要地位：它通过检测和定量代谢产物，直接提供“微生物实际产生了什么”的证据，因此适合用来研究宿主—微生物以及微生物—微生物之间的代谢互作，包括微量营养素（如维生素）的动态变化。
代谢组学方法大体分为靶向和非靶向两类。靶向代谢组学使用已知标准品，对特定代谢物进行精确定量，例如B族维生素及其衍生物/不同活性形式（vitamers）。
非靶向代谢组学则试图给出更全面的代谢物“全景图”，用于发现意料之外或新的代谢变化。
目前，对代谢物的检测、鉴定与定量能力依赖于分析化学平台的快速发展，包括：
-气相色谱（GC）
-液相色谱（LC）
-高/超高效液相色谱（HPLC、UPLC）。
其中，LC尤其是与质谱联用（LC‑MS）已成为最通用、应用最广的代谢组学工具之一。LC‑MS通常配合电喷雾电离（ESI），可以在食品、牛奶、药物制剂、婴儿配方奶粉、血液和人类粪便等复杂样品中，同时分析多种B族维生素和甲萘醌（维生素K2的一类化合物）。
LC‑MS的一种更高级形式是液相色谱‑串联质谱（LC‑MS/MS）。它通过两级连续的质量分析显著提高灵敏度和特异性，不仅能检测痕量化合物，还能区分结构非常相近的分子，比如同一种维生素的不同同分异构体/不同活性形式。例子是：近期已有研究用LC‑MS/MS实现了维生素B12三种活性形式的同时精准定量，体现了该技术在解析微量营养素“精细多样性”方面的价值。
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注意
尽管这些方法已成功用于从复杂食物和生物样品中区分并定量多种B族维生素的活性形式，但它们用于研究人体肠道中“微生物自身合成维生素”的工作仍相对有限。不过，由于其高特异性和高灵敏度，这类技术很有潜力成为未来研究的重要工具。
▸ 临床前模型
要真正理解肠道菌群的维生素代谢是否真的有功能意义、能否影响维生素稳态，并为调控菌群来改善健康提供依据。因此，需要把“微生物活动”和“宿主反应”放在同一个整体里研究的宿主相关模型。
▸ 为什么常用鼠类模型？
研究肠道菌群与宿主互作最常用的是动物模型，尤其是小鼠和大鼠。它们的优势是环境和变量可控，能系统地观察“菌群—维生素—宿主”的因果关系。
例如：在叶酸缺乏的大鼠中，给予能大量产叶酸的双歧杆菌（如 Bifidobacterium adolescentis、B.pseudocatenulatum）可以帮助恢复叶酸水平。这类实验说明：微生物合成的维生素有可能在体内发挥营养补充作用。
此外，由于B族维生素与多种人类疾病相关，鼠类也常用来模拟疾病状态，以研究菌群维生素代谢对病理过程的影响。
▸ 维生素合成益生菌：对炎症性疾病的潜力
能合成B族维生素的益生菌在治疗炎症性疾病（尤其是肠道炎症）方面显示出潜力：产核黄素（维生素B2）的 Lactiplantibacillus plantarum CRL2130：在小鼠溃疡性结肠炎和肠黏膜炎模型中，可降低炎症细胞因子、改善症状。
产叶酸的 Streptococcus thermophilus（CRL808、CRL415）：在化学诱导的小鼠模型中，可减轻肠黏膜炎症。
若联合使用“产叶酸 + 产核黄素”菌株：在乳腺癌化疗动物模型中，既能提高化疗效果，又能降低如黏膜炎等副作用。
▸ 对神经系统也可能有帮助（动物证据）
一些产B族维生素的菌株在神经保护方面也有动物实验支持：
在帕金森病小鼠模型中，口服产核黄素的L.plantarum CRL2130 或产硫胺素（维生素B1）的 L. plantarum CRL1905，可改善运动协调能力，并减少多巴胺能神经元损失。
这些效果与直接补充商业维生素相当，提示“微生物在体内合成的维生素”确实影响人体维生素的浓度和利用，并能在功能上支持宿主的营养与生理过程。
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局限性
鼠类模型很有价值，但也要谨慎外推到人：小鼠/大鼠在人类的解剖结构、免疫系统、代谢方式上都有差异，所以动物结果未必等同于人体效果。即便如此，它们仍然是连接体外机制研究与人体真实生理的重要桥梁，用于在“整体生物体”层面验证假设。
人类肠道中微生物维生素生物合成形成的复杂网络，正在成为理解“微生物组—宿主”相互作用的核心内容之一。肠道微生物合成、共享并调节维生素可获得性的能力，并不只是简单的代谢功能，而是一条涉及生态协作、支持宿主以及进化适应的关键轴线。
在过去十年里，高通量测序、功能基因组学以及整合组学的发展显示：许多肠道细菌并不具备合成必需维生素的完整生物合成途径。相反，它们通过代谢交叉喂养形成合作网络，在群落成员之间交换代谢中间体或完整维生素。这些网络有力地说明：肠道微生物群并非一群彼此独立的个体，而更像一个协同运作的“代谢共同体”，并且与宿主健康紧密相关。
要在生态系统层面全面理解这种代谢，需要多学科的方法组合，用于绘制维生素合成的潜力，培养与实验验证能够提供因果证据与机制洞见；动物模型则用于在生理环境中验证微生物贡献。
只有整合这些方法，我们才能把握微生物维生素代谢的全部深度与细微差别。
首先，需要提升组学数据的分辨率与功能解读能力，尤其是针对非模式微生物类群以及非典型维生素变体。这要求建立更完整、更高质量的数据库，并使用更高分辨率，更大人群的组学技术来完善预测，揭示维生素代谢的调控与生态动态。
同样重要的是，将基础发现转化为可行干预手段的需求正在增长。通过使用具有明确维生素产能谱的益生菌、调整饮食以促进微生物合成，或开发个性化的微生物组营养治疗，用于营养支持、疾病预防与个体化健康管理。
谷禾健康
大脑健康，其实是我们每个人日常生活质量的关键所在。从决策到记忆，从情绪管理到社交互动，大脑在我们生活中扮演着不可或缺的角色。
近年来，科学研究逐渐揭示大脑健康、神经发生与神经营养素以及肠道菌群之间存在着密切的联系。
研究人员逐渐认识到，大脑在一生中不断通过形成新的神经连接来进行自我重组。大脑中新神经元的诞生被称为神经发生。现在科学认为，大脑在一生中不断自我重组并创造新的脑细胞。
神经生长因子 (NGF) 是一组称为神经营养因子的类蛋白质小分子之一，负责神经发生或新神经元的发育以及成熟神经元的健康和维持。
根据动物研究结果，研究人员认为神经生长因子可能促进神经元和轴突的生长、维持和存活。它还被认为有助于修复髓鞘，髓鞘是轴突周围的绝缘涂层。
动物实验发现，随着大脑中神经生长因子产生的减少，动物形成新连接以及保留和访问记忆的能力就会受到损害。神经生长因子可能会挽救退化的神经并帮助恢复其功能，但缺乏人体数据。
神经营养素有的像是ω-3脂肪酸这样分子，给大脑细胞补充能量，让其更加强健；有的则像是维生素E和C这样的抗氧化剂，为大脑提供了一层无形的护盾，对抗那些想要损害大脑的自由基；还有的，比如B族维生素，它们确保大脑的能量供应，让我们的思维更加敏捷。
肠道菌群是肠道中的居民，它们与大脑通过“肠-脑轴”的紧密相连。肠道菌群可以通过多种机制影响大脑功能，包括通过调节免疫系统、产生神经递质以及影响神经发生。不健康的肠道菌群组成可能会导致炎症的增加，从而影响大脑健康，增加患有情绪障碍和神经退行性疾病的风险。“肠-脑轴”让我们的大脑和肠道可以互相传递信息，这导致吃进肚子里的食物，能影响我们的情绪和思维。
科学家们通过不断的研究，揭示了这些微生物如何帮助我们的大脑保持年轻和活力。例如，补充ω-3脂肪酸可以改善记忆力，抗氧化剂的摄入与减缓认知衰退有关。
本文我们来了解一下神经发生、神经营养素、神经营养因子及其与肠道菌群的关联等，通过了解这些关键的生物学概念及其相互作用，可以采取措施维持肠道微生物群的平衡，可以为大脑提供必要的支持，提高认知能力，有效减缓认知衰退，从而保持其长期的活力和健康。
神经发生，或称神经元发生，是指在成年大脑中新的神经元（神经细胞）的形成过程。
成年大脑定型了吗？
长期以来，科学家们曾认为成年人的大脑不再能够产生新的神经元，也就是说大脑的结构和功能一旦在儿童时期和青少年时期形成之后便定型，不会有太大的变化。
然而，近年来的研究发现，成年大脑确实能够通过神经发生产生新的神经元，尤其是在海马区和嗅球区等特定区域。这一发现不仅挑战了以往的认知，也为理解大脑的可塑性、学习记忆机制以及大脑疾病的治疗提供了新的视角。
神经发生对大脑健康的影响和意义是多方面的
首先，它是大脑适应环境变化、学习新知识和技能的基础。新的神经元能够形成新的神经网络，增强大脑的处理能力和记忆存储能力。例如，在学习和记忆过程中，海马区的神经发生是非常重要的。
其次，神经发生对情绪调节和应对压力也有重要作用。研究表明，抑郁症和焦虑症患者的海马区神经发生水平较低，而适当的运动和抗抑郁治疗可以促进神经发生，改善情绪。
然而神经发生并非在所有情况下都是有益的
在某些脑部疾病，如癫痫，过度的神经发生可能导致异常的神经网络形成，引发病症的加剧。因此，如何在促进神经发生的同时，维持神经网络的稳定性和功能性，是当前研究的一个重要课题。
生活方式对神经发生也有显著影响
研究发现，规律的身体锻炼、充足的睡眠、健康的饮食习惯、积极的社交活动、一些草药和补充剂例如褪黑激素、尿苷等都能够促进成年大脑的神经发生。相反，长期的压力、抑郁、睡眠不足以及不健康的生活方式则可能抑制神经发生。
总之，神经发生是大脑适应环境变化、学习和记忆、以及情绪调节的一个重要机制。了解和促进神经发生的过程，不仅对于提高个体的认知功能和情绪健康有重要意义，也为治疗各种神经系统疾病提供了新的策略和方法。随着科学研究的深入，相信在未来，通过调控神经发生，人类将能更好地维护大脑健康，提高生活质量。
大脑可以看做是一座正在建设中的超级城市，而神经营养素就是那些建设这座城市所需的原材料和工人。这些营养素通过一系列精妙的机制，共同打造出一个健康、功能强大的大脑。
那这些机制是如何运作的呢？
“大脑城市”的基础工程：细胞外基质分子及受体
首先，有些像是建筑工地上的脚手架和信号旗，细胞外基质（ECM）分子及其受体（比如层粘连蛋白和纤连蛋白）为神经元提供结构支持和方向指示。它们确保神经元能够正确生长和相互连接，就像确保城市中的道路和桥梁精准对接一样。
“大脑成长”的营养奶粉：关键营养素
假如说这座城市还是个婴儿城市，那它在成长的早期阶段需要大量的“营养奶粉”，这里指的是蛋白质、能量、长链多不饱和脂肪酸、维生素和矿物质。这些营养素保证了城市（也就是我们的大脑）的健康发育，为神经细胞的生长、分化提供能量和原料。
而微量元素，比如铁、锌和碘，就像是城市中的微型工程队，它们在大脑发育中扮演着至关重要的角色。铁负责运输“氧气”，锌则负责“通信系统”的建设，保证城市运转顺畅。
“大脑城市”规划师与交通系统：神经营养因子与神经活动的调节
还有前面说到神经营养因子，如NGF和BDNF，它们就像是城市规划师和建筑师，指导神经元如何成长和相互连接，确保大脑城市的设计既清晰又实用。
神经活动的调节作用就像城市中的交通系统，根据需要调整道路和信号灯，以保证信息流动的顺畅和效率，从而促进大脑的可塑性和学习能力。
脂质在这个比喻中，可以看作是提供能量和材料的重要来源，帮助城市中的建筑物更加坚固，同时保证城市的能源供应。
生命早期的营养对这座城市的未来有着长远的影响。正确的营养摄入不仅能促进城市的健康成长，还能避免未来出现结构和功能的问题，确保城市居民（即我们的神经细胞）能够快乐、健康地生活。
这些神经营养素和它们的作用机制共同努力确保了我们的大脑能够健康成长，展现出最佳的功能。
试想一下，你的大脑始终处于工作的状态——调整呼吸和心跳、接收和处理信息、产生思想和调控运动等，即使你在睡觉时，它依然在24小时全天候工作。这就意味着你的大脑需要持续稳定的燃料供应，而这种“燃料”正是来源于你每天所吃的食物。
相比于其他身体部位，大脑消耗大量的能量。虽然人的大脑仅仅占人体重量的2%，但它所消耗的能量可占总能量的20-25%。因此，从食物到大脑神经元的能量转移所涉及的机制可能是调控脑功能的基础，能量代谢紊乱可直接影响大脑功能。
过去人们对食物的认知，还停留在为人体提供能量和提供构造身体的原料。现在越来越多的证据表明，某些营养素的摄入不足或过量都可直接影响神经健康，从而影响大脑的结构和功能，并最终影响认知和情绪。
如果把大脑想象成一个超级复杂的宇宙，神经营养素则是其中的超级英雄，守护着我们的认知功能——记忆、学习能力，乃至抵御神经退行性疾病的侵袭。但这并不简单，因为这些超级英雄的力量来源，也就是我们的饮食模式和营养素摄入量是可变的，有时候也可能成为我们的隐形敌人。
首先，看下反面角色。
高脂肪和高糖的饮食模式，就像是给大脑施加了一个沉重的负担，特别是在海马体这个与学习和记忆密切相关的区域，它们会导致突触功能障碍和神经可塑性的减退。
但也有积极的力量。膳食脂质，比如磷脂和鞘脂，是认知功能的守护者，通过影响我们肠道的微生物组成，它们以一种隐秘的方式保护着我们的认知健康。
优质脂肪
起初，大家认为脂肪对心血管系统功能有影响；但最近的研究显示，有益的膳食脂肪更对大脑有直接的作用，包括：
抗氧化维生素如β-胡萝卜素、α-生育酚以及叶酸，可以抵御认知功能的衰退。
植物营养素
类胡萝卜素是食物中的色素，让水果和蔬菜呈现色彩，如黄色、红色和橙色等。
植物营养素家族中一些较有影响力的成员，叶黄素和玉米黄质，相比有益大脑的功效，它们支持眼睛健康的效果更熟为人知。这些营养素与正常健康的认知功能有关。
大脑也需要其它营养素。它们是帮助保护大脑免受氧化压力损伤的抗氧化成分，可以尝试以下食物：
胡萝卜、南瓜、菠菜、红薯、红甜椒、番茄、羽衣甘藍等。
而当谈论营养状况对认知能力的影响时，B族维生素、维生素D、E和omega-3脂肪酸的摄入量成了关键角色。它们是大脑宇宙中的正能量，但过量摄入又可能适得其反，成为负面力量，引发高血压和血糖控制不佳等问题。
图源：askthescientists
Omega-3脂肪酸在促进大脑发育和维持大脑正常功能方面起着重要作用，其中DHA还是神经细胞膜的重要成分。人体无法自行合成Omega-3脂肪酸，因此这属于人体必需脂肪酸，这意味着这些重要脂肪酸的唯一来源是我们所摄入的食物。
Omega-3脂肪酸的主要来源是多脂鱼类，包括：
三文鱼、沙丁鱼、鲱鱼等。其中主要以DHA和 EPA的形式存在。
研究表明，多摄入DHA和EPA对认知功能具有保护作用；还可帮助改善患有轻度认知障碍人群的认知功能。
胆碱
胆碱在人体中具有多种重要功能。胆碱可与磷脂结合成磷脂酰胆碱，是大脑和神经元细胞膜的重要组成成分。同时，它也是神经递质——乙酰胆碱的前体分子，对神经信息传递起着重要作用，可控制人的运动、记忆和情绪等。
胆碱的缺乏还与某些肝脏疾病和神经系统疾病的发生有关。
可以选择一些食物如：
叶酸和维生素B12
叶酸（维生素B9）和维生素B12对于生命早期的神经发育至关重要，孕期如果缺乏这两种营养素，可能会导致胎儿神经管发育畸形。
血液中同型半胱氨酸水平过高可增加认知功能减退和患痴呆症的风险，而叶酸和维生素B12可降低血液中同型半胱氨酸的水平，从而降低认知功能减退和患痴呆症的风险。
缺乏叶酸可导致神经和认知问题
临床试验结果显示叶酸补充剂本身或与其它维生素（B6和B12）结合一起服用，可在衰老过程中有效维持健全的认知功能。
可以选择以下这些食物：
维生素C和维生素E
维生素C和维生素E 作为抗氧化营养素，可保护神经免受氧化损伤。此外，大脑神经元中需要保持一定水平的维生素C才能维持大脑的正常功能。因此，食用富含维生素C的食物可以帮助延缓因年龄增长而导致的认知功能退化。
一些维生素C含量较高的食物
注：单位“杯”是一个常见的非正式计量单位，美规和英规略有区别，大约是237毫升-250毫升左右，涉及到果蔬的份量时，一杯通常是指将果蔬切碎后填满一杯容器的量。
维生素D
维生素D可影响神经元的生长、发育和存活的过程。研究表明，在老年人群体当中，体内维生素D水平低下，可能增加认知功能退化和患老年痴呆症的风险。
维生素D3是我们身体需要的维生素D形式。调节大脑中的钙水平，帮助保护脑细胞免受有害的氧化作用，并支持海马体（大脑记忆中心）的健康。
大多数研究发现，纯素食者的血液中维生素D3含量较低，并且在冬季，素食者更有可能出现维生素D3不足。
类黄酮
类黄酮可以提高血管功能，从而影响神经细胞间的物质传递和信息交流，进而影响神经健康和大脑功能。食用富含类黄酮的食物或饮料可以帮助提高人体健康水平，以及帮助提高患有轻度认知障碍老年人的认知功能。
类黄酮的抗氧化作用已在实验中获得证实，但这些植物化合物（如可可、银杏、葡萄籽提取物）在人体内具有更多的综合作用，目前仍在持续进行研究中。
一些类黄酮在保持健康的大脑功能方面表现出不错的结果。
槲皮素是一种类黄酮，是银杏萃取物中的主要成分，它已在一些研究中被证明能维持记忆力和学习能力。
类黄酮来自多种色彩丰富的植物食物。可以尝试以下这些食物：
钙和镁
大脑能如此天衣无缝地运作依靠的是神经元之间相互连结和交流的能力。钙和镁这两种矿物质对维持通讯顺畅进行发挥重要的作用。
钙质有助于维持神经细胞正常发挥功能，并有助于控制神经递质的流量。镁对脉冲传输发挥作用。它还透过催化B族维生素转化为活性形式，而帮助大脑释放B族维生素的所有益处。
富含钙质的食物如：
富含镁的食物如：
其它有益大脑的营养素
以下简要列举一些经研究对大脑健康有益的其它营养素：
α-硫辛酸
已获证实可维持记忆力和认知功能。它能够使其他抗氧化剂恢复到活性状态。富含的食物如：内脏（肾、心、肝）、土豆、菠菜、西兰花等。
咖啡因
不仅能帮助提神，摄入咖啡因还与大脑处理信息的能力之间存在联系有关。但注意适量，过多的咖啡因会让人过度兴奋或焦虑，一个健康的成年人每天的摄入量不应超过三到四百毫克。
锌
存在于大脑前部的一种必需矿物质。其运作机制仍需更多研究才能确定，但缺乏锌却与很多神经系统问题有关。当人的锌水平低时，可能会出现焦虑，抑郁，失眠和情绪失调等状况。
研究发现抑郁症和精神病患者的锌含量低。在患有帕金森氏病，阿尔茨海默氏病，唐氏综合症和多动症的患者中也发现了锌缺乏。
补锌有助于改善抑郁症状，是 “自然的抗抑郁药”。锌的饮食来源多种多样，尤其是在红肉，家禽和鱼类中。
姜黄素
一种强力抗氧化成分，可保护大脑免受脂质过氧化反应和一氧化氮类的影响。
新鲜姜黄可以适量切片或切碎后加入沙拉、汤或炒菜中。临床试验都表明姜黄素补充剂是安全且耐受性良好的。
几种胃肠激素或胜肽
如瘦素、饥饿肽、胰高血糖素样肽-1（GLP1）和胰岛素等， 可支持健康的情绪反应和认知过程。
不要忘了炎症——认知功能的隐形敌人，通过抗炎和促炎作用影响着大脑。而姜黄素、白藜芦醇、蓝莓多酚和多不饱和脂肪酸等超级食材，以及生活方式的选择，如热量限制和体育锻炼，都是强大的盟友，帮助保持认知功能。
地中海饮食、营养支持和热量控制饮食抵御了认知能力下降和神经退行性疾病的威胁。
如前所述大脑是一座忙碌的都市，神经营养素则是其中维持秩序的超级英雄，特别是在情绪调节这个复杂的领域。情绪调节就像城市交通系统，涉及多个区域，对我们的心理健康和行为至关重要。接下来我们再来探索一下大脑城市。
神经递质：大脑交通的信号灯
首先，神经递质犹如信号灯，这就像是在城市交通中错误地发出信号就会导致了交通堵塞甚至是严重的交通后果。所以神经递质和抑郁的严重程度之间的关系，就像是使用了不良情绪调节策略的结果。
前额皮质：情绪调节的指挥中心
然后，来到前额皮质区域，这个区域就像是大脑都市的交通指挥中心，它不仅参与情绪调节，还和身体的内分泌和免疫系统功能相关。这意味着，改善情绪调节就像是优化了城市交通，对整个都市的健康都有益处。
饮食与遗传：大脑都市的燃料与基础设施
我们的饮食，就像是为大脑都市提供燃料。特定的营养素能够影响神经元功能和突触可塑性，进而影响情绪。这就像是选择了高质量的燃料，让整个城市运转得更加顺畅。
遗传因素在情绪调节中也扮演了角色，就像是大脑都市中的基础建设。特定的遗传变异，比如血清素转运蛋白的变异，会影响情绪特征和神经系统，这就像是决定了城市交通系统的设计和效率。
神经影像学：交通管理
神经影像学研究揭示了参与情绪调节的特定大脑区域，就像是确定了城市中的关键交通节点。而实时功能磁共振成像神经反馈的研究，能够实时调节这些交通节点的流量，对精神障碍的治疗具有潜在的益处。
压力和性别：突发事件和不同司机
压力和性别在情绪调节中的作用，就像是突发事件和不同司机的驾驶习惯对城市交通的影响。急性压力可能会损害我们分散情绪刺激的能力，而性别差异则决定了我们减少负面情绪的能力。
总之，神经营养素通过对大脑功能和突触可塑性的影响，扮演着情绪调节中的超级英雄。无论是遗传因素还是饮食，都在这个复杂的城市交通系统中发挥着重要作用。而神经影像学的发现和实时神经反馈技术的进步，就像是为这座都市提供了新的管理工具。最后，不容忽视的是压力和性别差异，它们就像是影响交通流量的突发事件和不同司机的习惯。
在这个快节奏的世界里，大脑像是永不休息的工作狂，不断地处理信息、接收信息、做决策、回忆过去和规划未来。但是，就算是高效的机器，大脑也需要适当的燃料和维护来保持其最佳性能，特别是那些对脑健康至关重要的维生素B。
最新的研究发现让我们对维生素B和其他神经营养素在保持我们的思维敏捷和记忆力方面的作用有了更深的认识。比如说，一项研究发现，老年人补充omega-3脂肪酸可以让认知功能保持在较好的状态，甚至减缓认知衰退的脚步。另一项研究则揭示了维生素E补充剂与降低某些类型认知障碍风险的联系。
那么，具体来说，哪些人群最适合通过补充B族维生素来提升脑健康呢？
总的来说，补充维生素B似乎对记忆力有一定的益处，目前的证据还不足以推荐其用于改善认知功能、执行功能和注意力，或者用于稳定或减缓阿尔茨海默病患者的认知、功能、行为和整体变化的下降。还需要更多精心设计的、大样本量的随机对照试验来明确维生素B补充剂在这些亚组中的预防效果和最佳剂量。
接下来再聊聊那些让我们的大脑保持活力和健康的小帮手——神经营养因子。
神经营养因子：大脑城市的维护英雄
如果我们的大脑是一座充满活力的城市，那么神经营养因子就是那些维护城市基础设施、确保一切运转顺畅的英雄。
它们是一类特殊的蛋白质，对我们的神经系统来说，就像是超级食物一样，负责支持神经细胞的生存，促进受损神经细胞的修复，还有调节细胞之间的通信。简而言之，没有它们，我们的大脑就不能正常工作。
神经营养因子包括神经生长因子（NGF）和脑源性神经营养因子（BDNF）。
促进生长与修复
这些超级英雄通过与神经细胞表面的特定受体结合，激活一系列信号传导途径，从而促进神经细胞的生长、分化，增强我们大脑的可塑性和修复能力。
影响学习与记忆
神经营养因子在保护神经细胞、促进受损神经组织的修复，以及提高我们的学习和记忆能力方面发挥着显著作用。比如，BDNF的水平，就和我们的学习能力及记忆形成紧密相关。这也像是大脑的健身教练，帮助思维保持敏捷，记忆力强大。
与神经退行性和精神疾病相关
神经营养因子还参与了与神经退行性和精神疾病相关的病理生理学过程。它们的水平改变与阿尔茨海默病、亨廷顿舞蹈病、抑郁症和药物滥用等疾病有关。这些都表明，神经营养因子的平衡对我们的神经健康至关重要。
生活方式
运动
运动无疑是提高 BDNF 水平的最佳方法之一。
这些影响尚未在人类中进行研究。
睡觉
与睡眠健康的对照组相比，失眠患者的 BDNF 水平较低。根据一些未经证实的理论，压力是否会导致精神障碍取决于睡眠是否得到维持或受到干扰。在大鼠中，长期睡眠不足导致IL-1b和TNF增加，BDNF 减少。
在抗抑郁治疗中，BDNF 升高可能是抗抑郁药物是否有效的预测指标，尽管这一指标并不完全可靠。BDNF 实际上并不与抑郁症的减少同时发生，因此，人们认为大部分预测效果可能基于睡眠。这意味着 BDNF 可能是人们睡眠质量的一个标志，需要大规模研究来证实这一理论。
减轻压力
慢性或急性应激和皮质醇会降低大鼠海马和前额皮质中的 BDNF。
急性应激更显著降低 BDNF。
承受很大压力的人表现出较少的 BDNF。
晒太阳
对荷兰 2,851 人的分析发现，血液中的 BDNF 在春季和夏季增加，在秋季和冬季减少。BDNF 水平与一个人暴露在阳光下的小时数相关。
然而，维生素 D 补充剂可能无效。
人体试验中补充维生素D不会增加 BDNF。
绝经后女性补充维生素 D 实际上会降低 BDNF。
认知刺激
动物高度刺激的早期社会环境会增加 BDNF。
在小鼠中，探索行为的水平会诱发 BDNF，而在人类中，这相当于精神和身体刺激或新奇感。
当学习事物或挑战大脑时，大脑会增加 BDNF，因为它在学习和记忆中发挥着重要作用。
间歇性禁食
在小鼠中，隔日禁食（禁食日单餐摄入约 600 卡路里热量）可使 BDNF 的产生增加 50% 至 400%，具体取决于大脑区域。禁食对人类 BDNF 的影响还需进一步研究。
保持昼夜节律
一些科学家推测，昼夜节律失调与 BDNF 水平低有关。例如，昼夜节律失调的脑外伤患者的 BDNF 产生量也较低。
饮食/食物
科学家正在研究以下饮食因素是否会增加或降低 BDNF 水平：
西方饮食
所谓的“标准西方饮食”（“SAD”）——即高糖和饱和脂肪的饮食，可能会减少 BDNF 的产生。
鱼油 / DHA
抗性淀粉，例如抗性淀粉– 转化为丁酸盐，导致 BDNF 增加。
其他
下列物质均显着增加雌性大鼠额叶皮质中的 BDNF ：
然而，没有临床证据支持上面列出的增加 BDNF 的方法。上述因素涉及动物和细胞研究，应进一步研究。
激素/神经递质
科学家发现动物体内以下激素与 BDNF 水平之间存在联系：
缺乏人类数据。
没有研究表明增加这些激素会增加人类的 BDNF。
在没有看医生的情况下不要服用任何激素。在没有医疗监督的情况下服用激素可能非常危险。
补充剂
膳食补充剂尚未获得批准用于医疗用途。补充剂通常缺乏扎实的临床研究。
一些研究表明，这些补充剂可能有助于增加 BDNF 并支持心理健康：
药物
尚未批准任何药物用于提高 BDNF 水平；以下研究是调查性的，不够有力，不足以被视为足够的使用证据。它仅供参考。
一些非法药物也会增加 BDNF，但会以整体有害的方式影响大脑并造成严重伤害。
其中许多药物可能劫持大脑的奖励系统，导致成瘾。它们的使用还可能导致危及生命的情况，应不惜一切代价避免使用。
注意：未经医生建议不要随意服用任何药物。
胃肠道（GI）对于营养物质的吸收，粘膜和全身免疫反应的诱导以及健康的肠道微生物群的维持是必不可少的。
你会发现肠道不只是消化的细胞，还有大量的神经元和免疫细胞，以及海量的肠道菌群。
想象一下，我们的肠道里住着数万亿的微生物，它们不仅帮助我们消化食物，还能影响我们的心情和大脑功能。
经研究发现，神经发育的主要过程与母体和新生儿肠道微生物的变化一致。
Sharon et al. Cell, 2016
微生物群对大脑结构的影响
关于微生物群在人类大脑结构发育中的作用的研究仍然很少。
在成年人中，聚类分析确定了与不同白质和灰质特征相关的不同微生物群组成，包括右海马、左伏隔核、右枕前沟和小脑的区域体积差异。微生物群中的α多样性也与肥胖成人的下丘脑、尾状核和海马的微观结构有关，而特定的放线菌门的相对丰度与下丘脑、丘脑和杏仁核的微观结构变量相关。
在儿童中，只有一项研究检测了大脑结构和肠道微生物群，报告了1岁时α多样性与2岁时左中央前回、左杏仁核和右角回体积之间的正相关。同样的研究还报告了基于微生物群聚类分析的特定区域脑容量差异。
微生物群对早产儿大脑发育的潜在影响
在新生儿重症监护病房早产儿粪便微生物群移植研究中采用了一种更具实验性的方法。与高生长菌群的受试者相比，在NICU中生长不良的婴儿微生物群定植的无菌小鼠在神经元分化、少突胶质细胞发育和大脑皮层髓鞘形成的标记方面表现出大脑发育延迟的迹象。来自低生长婴儿的微生物群也影响各种神经传递途径，增加神经炎症，同时降低生长激素的循环水平。
微生物群与大脑功能、神经发育的关联
去年两项研究都发表在儿童大脑功能或活动的微生物调节上。
相关动物研究
一项研究很好地拟合了动物早期应激模型中的观察结果。在母性分离后，一种已知会扰乱微生物群的早期应激啮齿动物模型，大鼠幼犬表现出条件性恐惧反应的加速成熟。在压力期间的益生菌补充足以逆转对这两种行为的影响前额叶皮层的激活。
在压力环境之外，在各种动物模型中，微生物调节大脑功能或活动的证据基础越来越强。例如，对无菌动物杏仁核的转录组分析揭示了差异基因表达、外显子使用和RNA编辑。
最近的一项关于在缺乏微生物群的小鼠中消除恐惧的研究发现，内侧前额叶皮层的基因表达、神经元活动和树突棘重塑发生了显著变化。此外，有许多关于通过操纵微生物群而改变各种神经递质系统的报告，特别是关于5-羟色胺和BDNF（脑源性神经营养因子）。这项工作与脑形态学的研究一起，强调了微生物群对大脑发育和健康的深远影响。
肠脑轴
我们的肠道和大脑之间有着一条看不见的纽带，这就是所谓的肠脑轴。这条线不仅仅是关于我们吃了什么，更是关于我们的情绪、认知能力乃至大脑的整体健康。
肠-脑轴综合示意图
Wang and Kasper. Brain, behavior, and immunity, 2014
目前，微生物-肠道-脑轴内存在许多已知的通信途径，包括迷走神经、HPA轴、脊髓、免疫系统和代谢产物的外周传输等。这些已在其他地方详细阐述。在这里就提供一个简短的和简单的概述，其中一些路径与一个具体的发展重点(见下图)。
肠-脑轴参与婴儿早期神经发育与感受
Cong et al., Advances in neonatal care: official journal of the National Association of Neonatal Nurses, 2015
此外，肠道菌群可以影响神经传递的产生和释放，比如血清素和多巴胺以及GABA，此外还有激素，谷氨酸，小分子肽等，这些都是影响我们情绪和认知的关键物质。
其次，通过调节免疫系统的反应，肠道菌群还能影响大脑中的炎症反应，这对于预防神经退行性疾病非常重要。
肠道菌群的代谢产物，比如短链脂肪酸，对大脑健康至关重要，它们不仅能为大脑提供能量，还能调节血脑屏障的完整性和功能。
由肠道微生物及其产物直接或间接驱动的基本发育过程
编辑
Sharon et al. Cell, 2016
深入一点来说，肠道微生物群通过涉及芳香氨基酸和色氨酸代谢的途径，影响诸如血清素、多巴胺和脑源性神经营养因子（BDNF）等神经递质水平。这就是为什么肠道菌群的失衡可能会导致神经递质途径紊乱，进而影响我们的大脑健康。
而且，特定的微生物酶能够直接产生神经递质，这说明了微生物群如何直接影响我们的生理和行为。肠道微生物群还能调节神经肽和神经递质受体的表达，影响体重调节和瘦素敏感性。
通过抗生素、益生菌或是粪菌移植等方式改变肠道微生物群组成，都会影响神经递质的调节，与一系列神经精神和神经系统疾病有关。
深入挖掘机制：微生物对神经发育的影响途径
微生物群-内脏-大脑轴由多个通道组成，允许微生物群和大脑之间双向交流。在发育过程中，一些关键的通路包括营养提取、免疫信号和屏障功能，以及沿脊髓、迷走神经和下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）的神经和激素信号。
之前的文章有详细介绍微生物群与大脑之间的通讯途径。
Cryan JF, et al., Lancet Neurol. 2020
多种直接（如迷走神经）和间接（如短链脂肪酸、细胞因子和关键的膳食氨基酸，如色氨酸、酪氨酸和组氨酸）途径，通过肠道微生物群可以调节肠-脑轴。
扩展阅读：
代谢和养分利用率
也许解释微生物群对神经发育的调节作用的最简洁的假设是，微生物群是生长中的大脑必需营养和能量的关键来源。微生物群将原本不易消化的食物成分，转化为具有营养或生物价值的产物，营养本身是一种公认的认知结果调节器。
母乳喂养是一种影响微生物群成熟的饮食因素，长期以来一直被认为可以改善认知结果，尽管最近的数据表明，这种影响是由诸如母亲智力或教育水平等混杂变量造成的。
另一方面，特定营养素缺乏和总体饮食质量低都与认知发展的长期负面影响有关，并且对易受伤害人群的营养干预可以改善儿童期的认知结果。有人认为，这些影响需要从发展中的微生物群的角度来考虑。
为了支持这一论点，最近对荷兰小学生进行的一项队列研究发现，学龄前饮食与代谢表型之间关系的强度取决于微生物群的组成。
儿童营养不良延缓了微生物的成熟，从营养不良的儿童身上移植到啮齿动物或猪身上的粪便菌群表明，这种改变的菌群在与营养不良相关的发育迟缓和代谢问题中起着因果作用。在这两种动物模型中，通过补充唾液酸化的母乳低聚糖来解决这些微生物依赖性问题。这些化合物通常存在于母乳中，作为微生物群的益生元，在营养不良儿童的母亲母乳中含量较低。
最近的另一项“微生物导向补充食品”试验发现，与传统食品治疗相比，在动物模型和营养不良儿童中都有很好的效果。
营养物的可利用性、微生物群和代谢发展之间似乎存在着重要的相互作用，通过喂养微生物群，微生物群可以喂养发育中的身体和大脑。
屏障功能
在微生物群和大脑之间，有两大屏障：胃肠道屏障和血脑屏障（BBB）。
这些屏障的通透性与微生物来源的代谢产物和神经递质在微生物-肠-脑轴之间的传递特别相关；渗透性越强，传递的信号就越多。
这两个障碍有惊人的相似之处：
饮食或益生菌干预有希望恢复？
饮食干预在减少压力或其他微生物群对整个生命周期学习和记忆结果的影响方面显示出了希望。
在成年啮齿动物中，益生菌补充被用于逆转压力、感染或抗生素治疗后的空间记忆缺陷，甚至在空间记忆、物体识别记忆和长期恐惧记忆方面为健康动物提供益处。
在青春期，饮食中添加ω-3多不饱和脂肪酸和维生素A可恢复慢性社会不稳定应激后盲肠微生物群的组成和新的物体识别障碍。
在发育早期，特定的益生菌菌株（鼠李糖乳杆菌和瑞士乳杆菌）拯救了暴露于早年母体分离应激的幼鼠条件恐惧行为的预期发育模式。压力大的婴儿表现出更持久的恐惧记忆，在恐惧消失后更容易复发，但这两种行为异常都可以通过益生菌治疗逆转。
饮食-微生物群相互作用在阿尔茨海默改善中的作用
鉴于阿尔茨海默患者与健康受试者之间微生物群差异的新数据，研究人员已经开始探索通过调节微生物群来改善阿尔茨海默。
我们知道肠道微生物群可以通过多种方法进行调控，包括使用益生菌、益生元、合生元和抗生素或改变饮食，但饮食是肠道微生物群的最重要调节方式。
以不饱和脂肪、水果和蔬菜以及全谷类为重点的饮食调节可以给阿尔茨海默相关的认知健康带来好处。例如，地中海饮食通过增加血浆类胡萝卜素和降低C-反应蛋白水平，与阿尔茨海默关键区域的脑萎缩减少相关，表明对阿尔茨海默病理学有积极影响。
此外，炎症也是阿尔茨海默的主要症状。食用富含二十二碳六烯酸（一种n-3多不饱和脂肪酸）的鱼制品与降低阿尔茨海默风险有关。富含维生素D3的鱼和富含维生素D的奶制品促进神经生长因子蛋白的分泌，这种蛋白可以防止大脑炎症和衰老。
由于地中海饮食对阿尔茨海默的这些改善作用，一项人体试验研究了MD-DASH饮食干预对神经退行性延迟（MIND）的影响，该饮食是地中海饮食与DASH饮食（阻止高血压的饮食方法）的结合，富含水果，蔬菜，全谷类，低脂乳制品和瘦肉蛋白，实验表明MIND饮食比单独使用地中海饮食或DASH更为有效。
除了某些饮食生活方式外，个别食物还可以带来抗阿尔茨海默病理学的益处。例如，在小鼠模型中：
几项研究探讨了直接针对阿尔茨海默肠道细菌的补充剂的使用：
益生菌和益生元的组合合生元也显示出对阿尔茨海默的益处。
综上所述，目前有关饮食和补充剂影响肠道微生物群和改善阿尔茨海默是有希望的，但更多的研究是也非常需要。
我们的肠道和大脑里都住着一些非常勤劳的免疫细胞。它们调节着炎症反应和免疫稳态。这种调节过程对于防止炎症相关疾病至关重要。
想象我们的肠道是一个繁忙的社交场所，各种微生物在这里聚会，它们通过免疫系统的路径与大脑沟通，影响着精神和神经发育。而饮食、压力和我们早期的生活经历则是这场社交活动的调味料，影响着微生物群的组成和它们的交流方式。
肠道微生物群和肠道屏障的微小变化，都能引起中枢神经系统内免疫调节的变化。这就像是在说，改变我们的饮食习惯有可能对治疗多发性硬化症等疾病有潜在的帮助。
而益生菌、益生元和健康饮食不仅能让我们的肠道微生物开心，还能通过一系列免疫、神经和代谢途径，帮助调节大脑的发育和行为。这就像是给大脑发送了一份特别的营养餐。
肠道微生物群的影响力非常强大，它们通过神经递质、神经肽、激素和细胞因子，成为大脑、肠道、免疫系统和自己之间沟通的信使。
肠-脑轴甚至能通过内分泌信号和免疫系统的激活，改变大脑的功能，有时候还会导致精神疾病。而迷走神经在这个双向通讯过程中，就像是一个忙碌的信息传递员。
有趣的是，微生物群还能通过抑制免疫系统和诱导炎症来影响脑肿瘤的发展和治疗结果。这让我们意识到，微生物群在精准肿瘤学中的作用可能远比我们想象的要大。
肠-脑轴内的相互作用，包括自主神经和中枢神经系统、应激系统和肠道免疫反应，都与炎症性肠病的发病机制有关。而大脑-肠道-微生物组通讯的干扰，可能会导致肠易激综合征、肥胖以及各种精神和神经系统疾病。
总之，肠-脑轴通过免疫系统调节大脑功能，免疫细胞、微生物代谢物和各种信号分子在肠道微生物群和大脑之间建立了一个复杂的通讯网络。饮食、压力和早期生活事件是塑造这种相互作用的关键因素，对于治疗精神、神经发育和神经退行性疾病，以及炎症和压力相关疾病的干预具有潜在的影响。
长双歧杆菌，能够通过阻止肠道菌群失调、降低内毒素水平和调节大脑炎症途径来保护我们的认知功能。简而言之，长双歧杆菌是我们大脑的守护神。
但是，就像任何城市一样，总有一些不那么受欢迎的居民。研究发现，Megamonas、Serratia、Leptotrichia和梭菌科的增加与阿尔茨海默病的早期阶段有关。同时，一些好家伙，比如CF231、Victivallis和肠球菌的数量减少，这也不是个好消息。
阿尔茨海默病患者的肠道小城市里，双歧杆菌、鞘氨醇单胞菌、乳酸菌和Blautia的数量丰富，但鞘氨醇单胞菌的增多似乎与认知功能的下降有关。同时，恶臭杆菌、厌氧杆菌的减少也值得我们关注。
认知障碍的情况下，放线菌和变形菌的丰度较高，而拟杆菌门和厚壁菌门的比例较低。这意味着，肠道小城市的居民组成与我们的认知健康紧密相关。
轻度认知障碍似乎与瘤胃球菌属、丁酸单胞菌属和草酸杆菌属的减少有关，而黄硝杆菌属的增加可能预示着问题。
主观认知能力下降的个体显示出抗炎的粪杆菌属显着减少，这提示我们，肠道中的抗炎英雄可能在保护我们的大脑健康方面发挥着关键作用。
科学研究已经锁定了一些特定的细菌属，它们似乎与重度抑郁症（MDD）有着密切联系。
研究人员发现，Gelria、Turicibacter、Anaerofilum、Paraprevotella、Holdemania、Eggerthella属在抑郁症患者中普遍存在，而普雷沃氏菌(Prevotella)和戴阿利斯特杆菌（Dialister）的存在减少。
抑郁症患者体内有益菌大量减少
后来的研究还发现，与对照组相比，抑郁症患者肠道微生物总体减少。肠道微生物群中的双歧杆菌和乳酸菌减少。
Dorea、瘤胃球菌属和阿克曼氏菌属的显著减少，副拟杆菌属（Parabacteroides）、普雷沃氏菌属和放线菌属（Actinobacteria）的增加与抑郁个体相关。
Basiji K, et al., Metab Brain Dis. 2023
通过饮食调整，增加那些能让有益菌群欣欣向荣的食物，比如高纤维的蔬菜和水果，以及富含益生菌的酸奶和其他发酵食品。同时，减少抗生素的使用和压力水平，也能帮助我们维持肠道菌群的平衡。
我们不仅能够保持消化系统的健康，还能通过肠脑轴的联系，促进大脑健康，提升生活质量。
首先，有一些细菌属如拟杆菌属和双歧杆菌属，它们就像是小小的神经发育助推器，特别是在认知和语言发育方面。这些微生物帮助大脑发育，让你变得更聪明。
Turicibacter和Parabacteroides在那些精细运动技能不太灵光的小朋友的肠道中更常见。相反，双歧杆菌和乳酸杆菌则在那些精细运动技能较好的孩子们中占据主导地位。就仿佛这些微生物在背后默默地支持着孩子们的每一个小动作。
Gordonibacter pamelae和Blautia wexlerae似乎与更高的认知功能有关，而瘤胃球菌则在认知得分较低的儿童中更常见。这就像是肠道中的智力竞赛，不同的细菌支持着大脑的不同功能。
毛螺菌科的出现与最佳的头围生长有关，而头围生长是神经发育的一个重要标志。
总的来说，特定的肠道细菌，如拟杆菌属、双歧杆菌属、乳杆菌属等，对早期神经发育有着不可忽视的影响。它们与认知和运动技能的发展，以及大脑的整体生长密切相关。这些发现让我们意识到，婴儿期肠道微生物组的组成可能对我们的神经和心理健康产生长期影响。
本文主要简述了大脑发育（神经发育），强调了神经营养素以及脑源性神经营养因子（BDNF）对神经发育以及功能和修复等的重要性。这些神经营养素或神经营养因子需要我们日常膳食足量足质的补充或摄入。此外，这些营养素吸收，转化以及代谢等都离不开肠道及其微生物群，而且肠道微生物还会通过其他多种途径影响大脑的发育，认知以及衰老和疾病发生。
如果将大脑和肠道都看着是两座超级大城市，那么神经营养素或因子和肠道菌群就是其中的参与者、建造者、使用者和维修者。例如优质的膳食脂质，比如磷脂和鞘脂，是认知功能的守护者，而双歧杆菌尤其长双歧杆菌就是肠道的领路者和超级英雄。
作为人体两大超级系统（大脑-肠道），它们之间的交流和互动密不可分，保持着信息和资源的畅通。我们在日常生活中的饮食习惯和生活方式不仅影响着肠道微生物的构成和功能，也直接关系到大脑的健康和发育。要想让这两座超级大城市运转良好，需要关注神经营养素的摄入和肠道菌群的平衡，尽可能让身体和大脑保持最佳状态。
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谷禾健康
在谷禾肠道菌群健康检测中，我们会看到结果报告中关于维生素的评估如下：
摄入水平建议保持在70-80分之间最佳，如果单项指标低于5表明摄入比例在人群中属于最低的5%，评估为缺乏，如上图中维生素B2；低于15评估为偏低，如上图中叶酸；达到或超过95则表明该项指标可能摄入比例偏高，可适当减少摄入；其余则为正常范围。
上图可以看到，像维生素C这项指标分值在38，虽然正常但相对于最佳来说是偏低的。
一些小伙伴可能会存在这样的疑惑：
为什么肠道菌群检测可以评估维生素？
这些维生素指标的分值代表着什么含义？
肠道菌群和维生素之间有什么样的关联？
它们如何影响人体健康/疾病？
如何判断维生素是否缺乏？
该如何补充？
…
本文就以上问题进行详细解答，同时也包括维生素-微生物群之间的相互作用，维生素维持肠道菌群稳态和减少肠道炎症以预防癌症的机制，产生维生素的益生菌，补充调节维生素的方式包括饮食、益生菌等。
在阅读本文之前，可以先了解一下各类常见的维生素功能，缺乏导致的症状。
每个维生素的详细介绍可以点开以下查看（请在谷禾健康微信公众号找到这篇文章查看）。
维生素B1（硫胺素）
维生素B2（核黄素）
维生素B3（烟酸）
维生素B5（泛酸）
维生素B6（吡哆醇）
维生素B7（生物素）
维生素B9（叶酸）
维生素B12（钴胺素）
以上每个都有关于该维生素的详细介绍，包括：
—正文—
维生素是一种微量营养素，在人体的生长、新陈代谢和发育中起着至关重要的作用。
在谷禾肠道菌群健康检测报告中，维生素分值即代表该维生素的膳食摄入水平和菌群代谢能力（报告中显示的分值是经过一系列计算得到的一个相对值）。
其中B族维生素很多需要通过肠道菌群对初始原料进行代谢之后才会产生，因此肠道菌群相应的基因和代谢途径的丰度水平也会直接反映这些维生素的摄入水平。
我们知道维生素的缺乏可能引起一些不良后果，导致维生素缺乏的原因有很多，摄入不足，吸收不良等都会导致维生素缺乏。
我们日常主要从饮食中获取维生素，肠道是主要吸收部位。例如，维生素 A 主要在近端空肠吸收，维生素 D 在远端空肠吸收最佳，维生素 E 和 K 主要在回肠吸收。因此，肠道功能受损可能会影响维生素的吸收。当然，影响维生素吸收的其他原因还包括年龄，某些疾病，药物等因素。
那么肠道菌群和维生素之间有什么关联？
肠道菌群是人体生理和健康的重要决定因素。肠道菌群帮助吸收营养，并参与维生素代谢。
肠道有益菌：乳酸菌和双歧杆菌，可以重新合成B族和K族维生素，为宿主提供约30%的每日摄入量。与从食物中获得的维生素不同，微生物产生的维生素主要在结肠中吸收。接下来了解一下具体哪些菌群，如何产生维生素。
前一章节我们知道，除了通过饮食提供维生素外，人体肠道中的细菌也可以产生一些维生素，如果吸收得当，可以部分满足人体的需要。
可以把这些细菌微生物想象成小小的维生素工厂。细菌确保为自己和与他们共生的微生物朋友提供维生素，同时也会为人体提供维生素。
合成的B族维生素的菌群较多
研究人员估计了人体肠道细菌可以提供维生素每日参考摄入量的百分比，得出的结论是可以提供：
40-65% 的人体肠道菌群具有合成 B 族维生素的能力。两种最常见的合成维生素是维生素B2和B3，预测分别有 166 和 162 个生产者。
可以合成 B 族维生素的细菌以及B 族维生素缺乏对肠道健康的影响
doi.org/10.3390/microorganisms10061168
大部分肠道菌群都参与维生素的合成
随着基因组注释方法的不断完善，研究人员可以预测维生素代谢途径并评估维生素生物合成潜力。通过检索 UniProt 数据库，研究人员发现：
厚壁菌门是维生素的主要代谢相关菌，其次是变形菌门，再然后是拟杆菌和放线菌。这四种菌群是人体肠道菌群的主要组成部分，占总菌群的60%-90%.
下表列出了参与合成B族维生素的肠道菌群，以及相应的代谢机制。
以上是肠道菌群对维生素产生的影响，而维生素和肠道菌群之间的作用是双向的，维生素也会影响肠道菌群，下一章节我们详细了解维生素对肠道菌群的影响。
维生素通过调节免疫力、细菌生长和新陈代谢来改变肠道微生物群的组成。
例如，膳食补充剂中的维生素 B、C、D 和 E 通过有利于双歧杆菌、乳酸杆菌和罗斯氏菌等有益菌属的肠道黏膜扩张和定植，在很大程度上有助于微生物组的组成。
肠道微生物组和宿主之间的微量营养素交换
doi: 10.1002/biof.1835
一项研究调查了 96 名健康志愿者，结果表明：
补充维生素 B2 后肠道微生物的种类数量显着增加；联合补充维生素 B2 和 C 导致Sutterella显着减少，但Coprococcus数量增加；
维生素C显着提高肠道微生物的α多样性；
服用维生素D后，促进放线菌的生长和抑制拟杆菌的生长。
补充维生素对人体肠道菌群的影响
doi.org/10.3390/nu14163383
/ 维生素A /
维生素 A 的充足状态可能与微生物多样性增加有关。在小鼠实验中，普通拟杆菌（Bacteroides vulgatus ）在维生素 A 缺乏期显着增加。维生素 A 缺乏导致的粘膜反应受损，粘蛋白和防御素 6 表达减少，可能使病原菌更容易穿透肠道屏障。
维生素A缺乏使厚壁菌门中毛螺菌_NK4A136_群、厌氧菌、颤杆菌的数量减少，毛螺菌的含量也降低；然而，Parasutterella呈上升趋势。TLR4 可能参与了维生素 A 调节微生物群的过程。
/ B族维生素 /
研究人员在一个小的成年志愿者群体中进行了一项试点研究，该群体补充了过量核黄素（100mg），持续14天。他们发现，在补充期间，每克粪便中的Faecalibacterium prausnitzii数量增加。作者还注意到厌氧菌Roseburia 增加，大肠杆菌减少。
其他关于B族维生素对肠道菌群的影响详见：
/ 维生素C /
补充维生素 C 可减少肠杆菌科细菌的数量，增加乳酸杆菌的丰度，抑制有害菌的生长，促进有益菌的增加。
也有研究表明，维生素 C 服用4周导致 α 多样性增加，短链脂肪酸浓度增加。
/ 维生素D /
维生素 D 和肠道微生物群的相互作用对免疫稳态至关重要。补充高水平的维生素 D 增加了普氏菌，减少了韦荣氏菌和嗜血杆菌。
婴儿饮食中补充维生素 D 对早期微生物组成的变化有重要影响，而儿童缺乏维生素 D 会导致细菌多样性降低。
最近的一项研究表明，维生素D的活性代谢物1,25-二羟基胆钙化醇，维生素D受体的配体(VDR)，影响美国不同地区老年人肠道菌群的α -和β -多样性。
研究人员报告了通过食物频率问卷评估的微量营养素摄入量与孕妇微生物群组成之间的相关性。他们观察到，高脂溶性维生素，特别是维生素D的膳食摄入量与微生物α多样性降低有关（P值<0.001），维生素D和视黄醇与变形菌相对增加有关，变形菌门是一个已知包含多种病原体并具有促炎特性的门。
/ 维生素E /
维生素E对变形菌有抑制作用，而维生素E（和纤维）的摄入量较低与Sutterella水平较高相关，据报道，自闭症和某些胃肠道疾病婴儿的Sutterella水平大量增加。
体外维生素E 可以防止几种人类病原体的生物膜形成，特别是金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌。
/ 维生素K /
一项动物实验表明，缺乏维生素 K 的小鼠的肠道中，瘤胃球菌、毛螺菌科、Muribaculaceae的含量较多。
关于维生素对人体肠道微生物组直接影响的研究
doi.org/10.1016/j.nutres.2021.09.001
饮食是维生素的主要来源，通过饮食补充维生素也会影响菌群。
注：由于测试饮食干预效果所需的随机试验的样本量和持续时间，相关发病率的研究具有挑战性。此外，由于特定的营养素不是孤立地消耗的，而是作为饮食模式的一部分，并且饮食成分之间相互作用，因此饮食带来的实际影响可能只有作为一个整体考虑时才会变得明显。
因此这里我们主要考虑饮食模式，例如地中海饮食等饮食方式。
地中海饮食是营养均衡饮食的典型代表，其特点是大量且频繁地摄入重要的纤维来源（谷物、蔬菜、豆类、水果和坚果）和具有抗氧化特性的化学成分（维生素、类黄酮、植物甾醇、矿物质、萜烯和酚类）。
同时地中海饮食还富含复杂和不溶性纤维含量。我们知道，大量摄入膳食纤维可促进肠道中有益菌群的生长，例如增加拟杆菌、普雷沃氏菌属、罗斯氏菌属、瘤胃球菌属、普拉梭菌等菌属的丰度，从而在肠道中产生高水平的短链脂肪酸，包括丁酸盐。
响应地中海饮食而增殖的细菌可以充当“基石”物种，也就是说它们对于稳定的“肠道生态系统”至关重要。这些变化主要是由于膳食纤维和相关维生素和矿物质的增加，特别是维生素C、B6、B9、铜、钾、铁、锰和镁。
总之，维生素似乎是微生物-宿主间代谢相互作用的重要媒介。
越来越多证据表明，维生素缺乏会导致肠道菌群紊乱，进而引发肠道疾病，甚至促进炎症和肿瘤的发展。下一章节详细讨论，维生素-微生物群相互作用对健康/疾病的影响。
最近的几项观察表明，微生物群失调和维生素缺乏是相互关联的。
维生素对宿主健康的影响
doi.org/10.1016/j.nutres.2021.09.001
这种关系可能直接影响宿主健康：例如，克罗恩病恶化与参与抗炎介质核黄素、硫胺和叶酸生物合成的微生物基因减少有关。
此外，2型糖尿病受试者在与微生物介导的维生素代谢相关的基因丰度谱中显示出显著变化。
营养不良儿童的微生物群显示，参与B族维生素代谢的多种途径（包括烟酸/NADP生物合成）显著减少。
在经历饮食振荡以诱导急性短期维生素A缺乏的灵长类小鼠模型中，Hibberd等人观察到细菌群落结构和宏转录组的调节，其中Bacteroides vulgatus是显著的应答者，在缺乏维生素A的情况下其丰度增加。有趣的是，B.vulgatus是在人类肠道微生物群的灵长类小鼠模型中鉴定的一种生长差异物种。
所有这些观察结果表明，维生素缺乏可能会改变肠道微生物群，从而影响人体健康。
下面我们以肠道疾病和精神类疾病两大类疾病为例，来具体了解维生素-微生物相互作用及其在疾病中的影响。
维生素 A 和 D 分别在近端和远端空肠吸收。维生素E和K主要在回肠吸收；微生物产生的维生素主要在结肠中吸收。维生素缺乏会加重肠道炎症，甚至通过多种机制促进癌症。
肠道菌群->维生素->肠道疾病中的作用
慢性 IBD 发生和发病机制中的关键作用是微生物（尤其是共生菌群）对宿主黏膜免疫功能的影响。同时，肠道微生物群和慢性炎症已被证明与肿瘤发生密切相关。
维生素具有调节肠道菌群和保护肠道的功能。因此，维生素和微生物群的相互作用可能在 IBD 和结直肠癌的治疗中具有巨大的潜力。
维生素A通过促进黏膜愈合、促进产生ASCFA的相关菌增加、降低UC相关菌的水平来达到治疗UC的效果。
费氏丙酸杆菌ET-3 产生维生素 K2 的前体，即 1,4-二羟基-2-萘甲酸 (DHNA)，可激活芳烃受体 (AhR) 以改善结肠炎并调节肠道微生物群。
维生素 D 的缺乏会增加拟杆菌门、变形杆菌门和螺杆菌科的丰度，降低厚壁菌门和去铁细菌的丰度门，并且还影响 E-钙粘蛋白表达并减少耐受树突状细胞的数量。
然而，在治疗 IBD 时，维生素 D 与利福昔明的共同给药会影响肠道菌群和利福昔明的疗效。维生素 D 促进A. muciniphila的生长以保护肠粘膜屏障，这些作用对于对抗结直肠癌的发展尤为重要。
研究表明，维生素 E 及其代谢物在调节肠道菌群、减少炎症和抑制癌变方面具有巨大潜力。此外，维生素 Eδ-生育三烯酚 (δTE) 及其代谢物δTE-13′-羧基色原酚 (δTE-13′) 增加了肠道中的乳球菌和拟杆菌，并抑制炎症因子的产生。
维生素->肠道菌群->肠道疾病中的作用
▸维生素在IBD和结直肠癌中的作用不容忽视
大量临床研究表明，缺乏维生素 B 和维生素 D 的人群中结直肠癌的患病率较高。同时，IBD 的长期不愈合使患者面临更高的结直肠癌风险。维生素 D 水平低的 IBD 患者疾病严重程度和预后较差。
▸为什么肠道炎症容易导致癌症高风险？
在炎症背景下，敲除 IKKbetaβ（炎症与癌症之间的联系）可减少由于上皮细胞凋亡增加而导致的癌症发生。在一项关于结肠炎相关癌前癌 (CApC) 的研究中，IL-6 反式信号转导的存在增加了炎症性致癌的风险。如果不及时治疗，由肠道菌群紊乱和维生素缺乏引起的肠道炎症最终可能发展为癌症。
维生素 A 在肠道炎症和癌症中的作用
维生素 A 及其活性代谢物视黄酸 (RA) 在人体免疫系统中发挥着关键作用，并可能对辅助 T 细胞的分化产生影响。
炎症下：视黄酸从保护转变为破坏作用
在非炎症条件下，视黄酸能够抑制 IL-6 受体的表达和 Th1/Th17 的产生。
在炎症条件下，视黄酸从对粘膜的保护作用转变为破坏作用；这反映在活动期 IBD 患者黏膜中视黄酸水平显着升高，伴随着 CD4 和 CD8 分泌的 IL-17 和 IFN-γ 的上调。
维生素A及其代谢物：发挥抗炎作用
维生素 A 及其代谢物通过阻断 Th1 和 Th17 的激活，抑制 IL-17、INF-γ 和 TNF-α 的产生而显示出抗炎作用。同时，它们可以通过与TGF-β协同作用，提高Foxp3的水平，发挥免疫功能，从而促进抗炎因子的发挥。
一项数据显示，低水平的维生素 A 会激活核 NF-kB 并促进胶原蛋白的形成，从而加剧结肠炎的炎症。补充维生素后，肠道炎症明显缓解。
全反式维甲酸 (AtRA) 可降低 UC 和结直肠癌患者结肠黏膜分泌的 TNF-α 和一氧化氮合酶 2 (NOS2) 蛋白的表达。
维生素A保护肠黏膜屏障，其潜在机制是拮抗LPS的肠道破坏作用
在一项关于维生素 A 缺乏对结肠炎和结直肠癌发展的影响的检查中，研究人员使用葡聚糖硫酸钠 (DSS) 诱导小鼠结肠炎；此外，偶氮甲烷 (AOM) 预注射和 DSS 结肠炎的组合诱导了结直肠癌。缺乏维生素的小鼠肠道炎症水平较高，黏膜愈合较慢，免疫反应增强，更容易发生结直肠癌。
AtRA具有抗癌作用，结直肠癌中AtRA 水平降低
在结直肠癌小鼠模型中，肠道细菌引起的炎症影响 AtRA 代谢；这导致其水平下降。在 UC 及其相关结直肠癌的临床样本中发现 AtRA 代谢酶活性降低和 AtRA 水平降低。同时，AtRA通过激活CD8 + T细胞发挥抗癌作用；这为 CAC 的治疗提供了新的见解。
视黄醇和视黄醇结合蛋白（RBP）的结合激活致癌基因STRA6，促进结直肠癌的发生；Holo-RBP/STRA6 通路可通过促进成纤维细胞的致癌作用进一步发挥致癌作用。
在一项关于维生素 A 缺乏对结肠炎和结直肠癌发展影响的动物实验中，当维生素 A 处于低水平时，小鼠体内的维生素 A 脂滴会被降解，免疫反应会增强，结肠炎症会加重，癌变进程将加快。
维生素 B12 和叶酸在肠道炎症和癌症中的作用
IBD 患者缺乏维生素 B12 和叶酸的原因有很多，包括回肠和空肠微生物过度生长、维生素 B12 摄入不足或身体需求增加、维生素肠道破坏增加或吸收能力降低、某些药物（如甲氨蝶呤或柳氮磺胺吡啶）的不良反应、一些病理原因例如蛋白丢失性肠病、肝功能异常、回肠相关病变或手术切除、肠瘘等。
维生素 B12 缺乏不会影响健康的肠道微生物群组成；然而，它会导致实验性结肠炎中肠道菌群失调，并促进条件致病菌的生长。出乎意料的是，维生素 B12 缺乏减少了结肠组织的损伤；这可能与抗炎细胞因子 IL-10 的增加有关。
对甲基缺乏饮食 (MDD) 的潜在作用进行了一项研究，该饮食可降低维生素 B12 和叶酸的血浆浓度，并提高同型半胱氨酸水平，对 DSS 诱导的小鼠结肠炎的影响。喂食 MDD 的 DSS 治疗小鼠比其他治疗组患有更严重的结肠炎。
尽管超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性保持稳定，但 caspase-3 和 Bax 的水平受到影响。除Bcl-2表达增加外，炎症相关标志物如胞质磷脂酶A2和环氧合酶2的表达也有明显增加趋势；这伴随着金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）3蛋白的表达降低。因此，维生素 B12 缺乏可能会加重实验性 IBD 的炎症程度。
高维生素 B12 水平可通过减少 DNA 甲基化来降低结直肠癌的风险
在结直肠癌患者中，与低血清维生素 B12 组相比，高维生素 B12 组的肿瘤区域和外周血单个核细胞 (PBMC) 中长散布的核元素 1 (LINE1) 甲基化被证明是降低的；肿瘤区域的LINE1甲基化水平也低于周围的非肿瘤区域。
氧化应激是结直肠癌发病机制之一；此外，叶酸和维生素 B12 的水平与体内抗氧化剂谷胱甘肽的水平呈正相关。提高 AOM 诱导的结直肠癌中的叶酸和维生素 B12 水平显示出显着的抗凋亡、抗氧化应激和抗 AOM 细胞毒性。
在对 4517 名 IBD 患者的系统评价和荟萃分析中，补充叶酸被证明可以降低 IBD 患者的结直肠癌风险并防止结直肠癌发展。
有趣的是，有证据表明缺乏甲基供体营养素叶酸、胆碱、蛋氨酸和维生素 B12 会抑制 Apc 突变小鼠的肿瘤发展。总而言之，维生素B12和叶酸在肠道疾病中的作用需要更深入的研究。
维生素 D 在肠道炎症和癌症中的作用
流行病学和动物实验表明，维生素 D 缺乏是 IBD 和 结直肠癌的高危因素。维生素 D 补充剂有助于降低疾病严重程度，可能通过多种机制，包括调节免疫细胞运输和分化，以及抗菌肽合成。
维生素D可以维持肠黏膜屏障的正常功能，提高机体的先天性和适应性免疫
1α，25-二羟基维生素 D3（骨化三醇）是维生素 D 的活性形式，可与 TGF-β 结合，提高 IL-2 水平，调节 T 细胞抑制炎性细胞因子的产生，增强 Foxp3 + Treg 细胞的存活和功能。
维生素D受体（VDR）是维生素D调节免疫和发挥抗炎作用的重要途径
相关资料显示，VDR对肠道有保护作用；它可以通过调节 JAK/STAT 通路来维持肠道稳态并预防癌症。
在 IBD 患者 中，结肠上皮中VDR的含量明显低于正常人。在实验性结肠炎模型中，与缺乏 VDR 的小鼠相比，表达 hVDR 的转基因小鼠的结肠炎症较少。用 hVDR 转基因恢复上皮 VDR 表达可减轻严重结肠炎并降低死亡率。内在机制是 VDR 通过抑制 NF-κB 活化发挥抗凋亡作用，以保护肠道屏障缓解结肠炎。
肠道菌群通过犬尿氨酸通路（合成维生素），在精神健康方面发挥作用
关于肠道细菌在心理健康方面的作用的关键方面，是它们通过犬尿氨酸通路参与调节色氨酸代谢。微生物群能够合成犬尿氨酸途径 (KP) 的酶促辅助因子，如维生素 B2 和 B6。
犬尿氨酸是主要的色氨酸代谢途径，其中 95% 的这种氨基酸被代谢为各种免疫和神经调节犬尿氨酸/色氨酸分解代谢物 (TRYCAT)，在大脑中，犬尿氨酸途径主要在神经胶质细胞中分隔。
犬尿氨酸通路在精神、神经退行性和神经系统疾病中的作用是至关重要的，包括重度抑郁症，双相情感障碍，精神分裂症，阿尔茨海默病，亨廷顿病和帕金森病，与 HIV 感染相关的痴呆，手术后认知能力下降，肌萎缩侧索硬化(ALS) 等。
精神病理学和炎症中维生素缺乏与高同型半胱氨酸血症有关
精神病理学和炎症中维生素缺乏的另一个关键机制与高同型半胱氨酸血症（hHcy）有关，这可能是由叶酸、维生素 B6 和 B12 缺乏引起的。
高同型半胱氨酸血症和维生素 B 缺乏在重度抑郁症、精神分裂症、双相情感障碍、自闭症、焦虑症和痴呆症（包括阿尔茨海默病和帕金森病）中起关键作用。
同型半胱氨酸（Hcy）是在蛋白质消化过程中获得的另一种氨基酸蛋氨酸代谢过程中形成的氨基酸和中间体。该反应需要维生素 B12 作为酶促辅因子和叶酸衍生物（5-甲基四氢叶酸）作为甲基供体。
注：Hcy-同型半胱氨酸，是人体内含硫氨基酸的一个重要的代谢中间产物，可能是动脉粥样硬化等心血管疾病发病的一个独立危险因子。
此外，Hcy 可以在需要维生素 B6 作为酶辅因子参与的途径中转化为半胱氨酸。
因此，Hcy 被认为是叶酸和维生素 B12 缺乏的敏感标志物。
高同型半胱氨酸血症导致神经和精神病理学的机制包括：
促进免疫炎症反应、增加肠道和血脑屏障通透性、NMDA受体激动和神经毒性、诱导神经元凋亡、氧化应激、线粒体功能障碍和由于甲基化受损导致的单胺能神经递质合成失调。
目前对体内维生素水平的检测例如：
抽取血液检测其中维生素的含量水平，可以判断是否存在维生素的缺乏情况。
其他，例如通过肠道菌群健康检测，也可以查看近期体内维生素状况。
与通过血液进行维生素检测不同，肠道菌群的评估更加反映一段时间 ( 一般2周左右 ) 的长期状态，如部分B族维生素无法在体内留存，需要每日补充，血液检测波动较大。
注：菌群会受检测前一天饮食的影响，造成15~30%的菌群改变，同样也会反映在营养状况的评估上，因此建议检测前一天尽量保持近期正常饮食 ,这样能更好的反映真实的营养饮食状态。
在了解补充维生素的干预措施之前，我们先从肠道菌群的角度，来了解一下影响维生素合成吸收的因素。
人类基因的变异与肠道结构和微生物组组成有关。人类肠道微生物群中存在不同的维生素 B 生物合成途径支持人类遗传变异影响维生素 B 合成的观点。
维生素的合成吸收不仅需要靠饮食补充，还与吸收相关。而维生素的吸收涉及到相关基因，例如：
MTHFR 基因的突变会影响我们产生加工维生素 B9的酶——亚甲基四氢叶酸还原酶。
亚甲基四氢叶酸还原酶是叶酸代谢通路中的一种重要的辅酶，亚甲基四氢叶酸还原酶基因缺陷，容易造成叶酸在体内的代谢障碍，MTHFR基因最主要的两种突变为C677T、A1298C基因多态性。该两种位点同时突变可显著降低MTHFR活性进而降低叶酸水平。
VDR基因（维生素 D 受体）：维生素 D（来自阳光、食物或补充剂）经过转化步骤后，活性形式骨化三醇 (1,25(OH)2D3 ) 可以通过VDR在细胞内发挥作用，是打开或关闭基因的转录因子。该基因突变可能导致维生素D缺乏引起的佝偻病。
维生素缺乏是一个严重的问题，尤其是在老年人中。随着年龄的增长，营养需求会随之变化。
由于食物中的维生素B12 需要胃酸及胃蛋白酶的作用才能释放出来被吸收，而老年人胃酸及胃蛋白酶分泌减少，就会影响维生素B12 的吸收。
患有维生素B12缺乏症的老年人可能出现神经精神或代谢缺陷。
一些药物会改变营养物质的吸收或代谢方式。例如，抗惊厥药也会减少叶酸的吸收。
肠道菌群通过各种代谢途径影响维生素的合成，例如拟杆菌属、肠球菌属和双歧杆菌属等人类肠道共生菌可以从头合成维生素 K 和大多数水溶性 B 族维生素，这在前面第二章节的表已经详细阐述。
在 B 族维生素合成中暴露于抗生素的反应因使用的抗生素类型而异。例如，在饮食中添加青霉素和金霉素会增加雄性大鼠的肝脏维生素 B2 浓度，以及 B2 和 B3 在尿液中的排泄。然而，链霉素和放线菌酮的施用降低了肝脏中维生素 B9 和 B12 的浓度。维生素合成对抗生素暴露的混合反应尚不清楚，但它们可能是由肠道微生物群的选择性改变引起的。
自由基是含有不成对电子的化学物质，可以诱导氧化应激。一个这样的例子是一氧化氮，它与金属离子形成复合物，包括钴，维生素 B12 的一种结构成分，因此使其无法用于细菌维生素 B12 的生物合成。此外，维生素生产者（如脆弱拟杆菌）暴露于过氧化氢等自由基会抑制其生长 ，从而降低维生素的生物合成能力。
维生素主要在小肠中吸收，其生物利用度取决于食物成分，相关相互作用等。
饮食和膳食的组成会通过影响肠道转运时间和/或混合胶束的肠道形成来影响某些维生素的吸收。
饮食中足量的水和膳食脂肪对于分别吸收水溶性和脂溶性维生素至关重要。
*水溶性维生素包括：B族维生素，维生素C；
脂溶性维生素包括：维生素 A、D、E 、K.
doi: 10.7717/peerj.11940
由于脂溶性维生素可以溶解在脂肪中，因此与膳食脂肪一起食用时最容易被吸收。例如，一种富含维生素 A 的小胡萝卜，如果单独食用，将在食物中获取维生素 A，但如果它是在含有一些膳食脂肪的食物成分中（比如说，橄榄油），将增加体内维生素 A 的吸收。
食物的性质（物理状态）也会影响维生素的吸收效率。例如，存在于可消化性较差的纤维植物材料中的类胡萝卜素已被证明相对于维生素A表现出较低的生物利用度。
当我们看到维生素缺乏的时候，可能希望通过饮食来补充相应缺乏的维生素，下表列出了常见的维生素的食物来源，可供参考。
此外，宿主饮食作为肠道中细菌的底物，其对肠道微生物分布的影响已被广泛研究。含有益生元和其他膳食营养素（如微量营养素和多酚）的饮食可以显着影响有益细菌的生长，包括维生素生产菌。
一些维生素，如核黄素，可作为氧化还原介质并刺激营养缺陷菌（如Faecaibacterium prauznitsii）的生长。
在即将形成共生关系的环境中，限制这些基质会增加微生物和微生物与宿主之间的竞争。
除了通过饮食直接补充之外，我们还可以通过补充益生菌来调节维生素水平，从而改善疾病。
双歧杆菌
在健康成人中补充益生菌菌株青春双歧杆菌DSM 18350、青春双歧杆菌DSM 18352 和假链双歧杆菌DSM 18353，导致粪便中叶酸浓度显着增加。
乳酸菌
乳酸菌通过不同的机制抑制炎症过程，包括调节IBD患者肠道菌群紊乱、保护肠道屏障和黏膜的正常功能、调节人体免疫反应等。乳酸菌通过产生核黄素（维生素 B2）和叶酸发挥抗炎和抗氧化作用。
产维生素的乳酸菌不仅对急性肠炎有抗炎作用，还能有效缓解复发性结肠炎。此外，在与美沙拉秦合用过程中，可有效降低不良反应，提高疗效。
研究人员发现注射产生叶酸的乳酸菌会缓解 5-FU 引起的肠炎小鼠的腹泻，改善结肠组织的结构和功能。这一发现降低了癌症化疗期间发生的肠黏膜炎症的严重程度，并提高了药物有效性；因此，这提高了患者的生活质量。
此外，乳酸菌 和 5-FU 的联合使用可减少 5-FU 引起的血细胞计数减少，并使患者获得完整的治疗周期。
产维生素的益生菌在肠道疾病中的作用
doi.org/10.3390/nu14163383
研究人员从 150 个收集的人类粪便样本中分离出三种产生核黄素和叶酸的益生菌；他们用它们来治疗乙酸引起的大鼠结肠炎。他们发现这些益生菌可以保护结肠黏膜，促进溃疡性病变的愈合；此外，它们具有抗炎和抗氧化应激作用。
一种新分离的具有产生叶酸能力的细菌——清酒乳杆菌LZ217，具有促进丁酸产生和改善肠道菌群组成的作用。
Akkermansia muciniphila 是肠道中的一种常见细菌，可调节 CLT 以保护肠道免受炎症和肿瘤侵袭；它还产生维生素 B12 以缓解 IBD 患者的维生素缺乏症。
研究发现，丙酸杆菌菌株 P. UF1 合成维生素 B12；这对肠道免疫和肠道健康有积极的调节作用。
大肠杆菌通过产生维生素来缓解 IBD. 使用大肠杆菌生产两种产生β-胡萝卜素的菌株来治疗维生素A缺乏症。这些结果显示出巨大的临床潜力。
维生素 A 及其代谢物与短乳杆菌KB290 的组合提高了 CD11c + MP/CD103-DC 比率；因此，这在结肠炎的治疗中起着积极的作用。
此外，肠道中的分段丝状细菌 (SFB) 可以产生 AtRA，以抵消感染对肠道的损害。
益生菌对维生素D及其受体活性有积极作用，如鼠李糖乳杆菌GG（LGG）和植物乳杆菌（LP）；同样在沙门氏菌结肠炎模型中，使用 VDR (-/-) 小鼠验证 LGG 对 IBD 的缓解作用是通过 VDR 信号通路。
此外，胆汁盐水解酶 (BSH)活性罗伊氏乳杆菌NCIMB 30,242 可调节血浆中的活性维生素 D 水平。磷虾油 (KO)、益生菌罗伊氏乳杆菌和维生素 D 的混合物显着降低病理评分和炎症因子的释放，促进黏膜愈合并减少机会性感染的发生。
经益生菌 VSL#3 预处理后，VDR 水平显着提高，共同保护肠黏膜，防止损伤；这对预防CRC的发展起到一定的作用。
用从韩国泡菜中分离的乳酸菌条件培养基处理 HCT116 细胞或肠类器官后，其分泌的蛋白质 P40 和 P75 与 VDR 的表达增加有关；它们还增强自噬反应，共同具有抗炎作用。肠道微生物合成的石胆酸 (LCA) 充当连接 VDR 与微生物的桥梁，从而提高维生素 D 水平。
益生菌配方有助于抑郁症患者维生素水平的增加
一项随机对照试验中，重度抑郁症患者接受了多种益生菌配方，其中含有双歧杆菌W23、乳双歧杆菌W51、乳双歧杆菌W52、嗜酸乳杆菌W22、干酪乳杆菌W56、副干酪乳杆菌W20、植物乳杆菌W62、唾液乳杆菌W24、乳酸乳杆菌W19。
此外，益生菌组和安慰剂组的患者接受了相同剂量的维生素 B7。在两组中，抑郁症的临床参数都有所改善，然而，益生菌干预组与安慰剂组相比，仅在微生物 β 多样性方面存在差异，临床结果指标没有差异。有趣的是，尽管两组都接受了相同剂量的生物素，但接受益生菌的那组维生素 B6 和 B7 的合成上调。
多种益生菌相结合通过增加叶酸和维生素 B12血浆水平，改善精神疾病
八周的个性化饮食与含有多种益生菌的菌株相结合：婴儿双歧杆菌DSM 24737、长双歧杆菌DSM 24736、短双歧杆菌DSM 24732、嗜酸乳杆菌DSM 24735 、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌DSM 24734、副干酪乳杆菌DSM 24733、植物乳杆菌DSM 24730 、嗜热链球菌DSM 24731 (VSL#3)，在健康老年人中增加了叶酸和维生素 B12 血浆水平并降低了 Hcy 血浆水平。
此外，益生菌的添加导致粪便双歧杆菌浓度增加，这种变化与叶酸和维生素 B12 水平呈正相关。
在精神病患者中引入高同型半胱氨酸的评估和治疗可能非常有价值，益生菌可能成为治疗工具之一。
维生素是相互关联的、具有协同作用的微量营养素，当它们处于适当的平衡状态时，它们的全部潜力就会得到充分发挥。
因此，在食用益生菌和发酵食品时，应考虑维生素生产者与代谢者之间复杂的相互作用。
除了以上方式干预菌群之外，也可以通过良好的生活方式调理菌群，从而使维生素达到一个相对健康稳定的水平，减少各类疾病风险。
▸在服用维生素的同时可以服用益生菌吗？
可以。在大多数情况下，服用益生菌不会影响其他补充剂的效果。
一项 2021 年对临床试验的系统评价发现，益生菌可以改善健康人群的微量营养素水平，特别是维生素 B12、叶酸（维生素 B9）、钙、铁和锌。
2017 年的一项非随机临床试验发现，服用益生菌和铁补充剂的参与者比不服用益生菌的铁吸收明显更多。
有研究表明，维生素 D 和益生菌之间存在协同关系。
随机对照试验发现，维生素 D 补充剂与益生菌一起可以改善多囊卵巢综合征患者和同时患有冠心病的糖尿病患者的各种心理健康参数、一般健康状况、代谢和炎症标志物。
2019 年对随机对照试验的系统评价和荟萃分析发现，维生素 D 强化酸奶（富含益生菌嗜酸乳杆菌）有助于改善维生素 D 和胆固醇水平、代谢功能和身体测量值。
然而以上研究都没有单独研究维生素 D 和益生菌的作用，因此尚不清楚结果是否与两者的综合影响有关。
研究人员认为，无论有没有维生素，服用益生菌的时间很重要。作为一般规则，服用益生菌的最佳时间是空腹，大约在进食前 30 分钟。
研究人员担心胃酸的存在会影响益生菌的生存能力。在餐前或餐后几个小时服用时，当胃酸自然降低时，益生菌可以进入肠道，从而提高其生存几率。
何时服用维生素取决于维生素的种类。复合维生素通常最好在早上第一时间服用，非常适合搭配早餐前的益生菌。脂溶性维生素，如 A、D、E 和 K 以及一些矿物质，包括铁和镁，最好与食物一起服用。否则可能会导致胃部不适。
▸应该从食物中补充维生素还是通过维生素补充剂？
2020 年的一篇文献综述发现，与浓缩补充剂相比，许多微量营养素在其全食物形式中的生物利用度更高。因此提倡补充方式以食物为先。
一般认为，对于健康人来说，营养均衡的饮食可以提供身体需要的维生素，不需要额外补充，但对于可能存在免疫功能、肠道健康、吸收不良等问题的人群，可以考虑维生素补充剂进行补充，具体补充剂量请遵医嘱。
下表是维生素易缺乏的高风险人群：
▸可以长期服用维生素补充剂吗？补充过量会带来副作用吗？
一般健康人不需要长期服用维生素补充剂。
对于服用复合维生素片，多余的维生素会被排出体外，因此不用过于担心会带来危害。但是如果长期十倍以上的用量，对身体是有危害的。
doi: 10.7717/peerj.11940
在发现维生素缺乏的症状的时候，我们可能希望通过补充相应的维生素补充剂来改善健康。然而服用任何补充剂之前，我们应该寻找其根本原因而不是直接根据症状盲目补充。
通过肠道菌群健康检测可以了解维生素缺乏状况，且可以根据各类菌群丰度来推断维生素的菌群代谢状况。如果是由于菌群的代谢异常，可能直接补充并没有太大效果，这时候优先调节菌群或许是更好的选择。
如果维生素指标都显示正常没有缺乏（如下图），保持常规饮食不需要刻意补充。还想要更健康，指标更接近70的话，可以在数值略小的指标上，针对性地通过饮食进行补充调理。
如果维生素指标中出现个别指标缺乏或偏低（如下图），可以通过饮食针对性地进行改善调整，如果已经出现对应症状，例如缺乏维生素A，同时出现干眼症或者夜盲症等相应的症状，可以使用相应的维生素补充剂进行干预，或者根据菌群代谢通路判别，通过菌群调理进行相应干预。
如果维生素指标中出现缺乏或偏低的指标较多，则需要选用复合维生素，各类维生素之间可能存在协作关系，同时配合饮食、菌群进行干预。
选择补充剂，应优先考虑生产规范良好的产品，比如说可以查看是否有“OTC”标志。
注：本账号内容仅作交流参考，不作为诊断及医疗依据。
主要参考文献：
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谷禾健康
维生素对人体健康至关重要；它们是无数酶的辅助因子，包括促进脂肪和碳水化合物代谢的酶，并具有直接和间接的抗氧化特性。
由于人类自身无法产生足够量的维生素（维生素 D 除外），因此要从食物中获取维生素。然而，许多维生素对温度敏感，在食品加工和储存过程中容易降解。因此，维生素缺乏症在某些人群（例如，素食主义者或老年人）中很常见。
例如口角炎，脚气病，腿部容易抽筋，皮肤容易红肿，容易烦躁和疲倦等，都有可能与缺乏B族维生素有关。
B族维生素从哪里来？
曾经有人认为B族维生素只从饮食中获得；然而并非如此，肠道微生物群也是维生素的重要来源。
B 族维生素包括哪些？
常见的有维生素 B1 （硫胺素）、B2（核黄素）、B3（烟酸/烟酰胺）、B5（泛酸）、B6（吡哆醇）、B7（生物素）、B9（叶酸）和B12 （钴胺素）等。
B族维生素的吸收情况
B族维生素主要通过结肠产生和吸收，大多数B族维生素的吸收情况类似：在低浓度时，主动运输系统促进吸收，而在较高浓度时，被动扩散主要发生在小肠。过量摄入B族维生素会使B族维生素到达大肠。
B族维生素是多种代谢途径中普遍必需的辅助因子的生物合成前体，对宿主和肠道微生物群都是不可或缺的，它们在维持免疫稳态中也发挥着重要作用。
本文来详细了解一下B族维生素（8类）和肠道微生物群之间有什么联系，它们在免疫代谢中有哪些作用，缺乏会导致什么症状，如何补充B族维生素。
维生素B1是维持神经、心脏及消化系统正常机能的重要生物活性物质。
维生素B1参与肠道粘膜免疫系统的免疫防御，调节免疫细胞在肠道内发挥作用。维生素B1对巨噬细胞有调控作用，能够介导巨噬细胞的生长及其细胞因子的分泌，间接促进免疫细胞的增殖和分化。
维生素 B1（硫胺素）是几种酶的辅助因子，包括丙酮酸脱氢酶和 α-酮戊二酸脱氢酶，它们都参与三羧酸 (TCA) 循环，从而为人体提供能量。
维生素B1在体内是如何参与代谢的？
前面我们已经知道，维生素B的两种来源：
摄入食物和细菌代谢生成。
膳食和细菌维生素B1在宿主中有不同的作用。因此我们从这两个方面分别了解其吸收转化过程。
膳食维生素B1
维生素 B1 在肉类（尤其是猪肉和鸡肉）、鸡蛋、谷芽、米糠、豆类中以高浓度的焦磷酸硫胺素 (TPP) 形式存在。
膳食TPP被碱性磷酸酶水解，并在小肠内转化为游离硫胺素。游离硫胺素通过硫胺素转运体（例如，THTR-1、THTR-2）被肠上皮吸收，并被输送到血液中以分布在全身。游离硫胺被转化回TPP，用于TCA循环中的能量代谢。
细菌维生素B1
结肠中各种类型的肠道细菌也会产生维生素B1作为游离硫胺素和TPP。在结肠中，游离细菌硫胺素主要被硫胺素转运体吸收，运输到血液中，并分布在全身；这一机制与小肠吸收游离膳食硫胺素的方式相似。
然而，肠道细菌产生的TPP不会转化为游离硫胺素，因为结肠中不会分泌碱性磷酸酶。相反，TPP通过在结肠顶膜上高度表达的TPP转运体（如TPPT-1）直接被结肠吸收。被吸收的TPP通过MTPP-1进入线粒体，MTPP-1是一种TPP转运体，在线粒体内膜中表达，用作ATP生成的辅助因子。这表明细菌TPP对结肠中的能量生成很重要。
这两者之间的区别在于：肠道细菌产生TPP这条途径，并不是通过游离硫氨酸，而是直接被结肠吸收。
哪些菌会产生维生素B1呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结以下主要菌群：脆弱拟杆菌和普雷沃氏菌、艰难梭菌(Clostridium difficile)、一些乳杆菌属、Ruminococcus lactaris、双歧杆菌属、可变梭杆菌(Fusobacterium varium)是维生素B1的产生菌。
此外，比如干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)在发酵乳饮料的生产过程中产生硫胺素，婴儿双歧杆菌和双歧双歧杆菌在培养上清液中产生硫胺素。
许多肠道细菌拥有完整的维生素B1合成途径，包括噻唑和嘧啶的合成途径。
维生素B1的结构由嘧啶环和噻唑环通过亚结合而成。
细菌从甘氨酸或酪氨酸和1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate中获得噻唑部分；
嘧啶部分来自5-氨基咪唑核糖核苷酸，这是嘌呤途径的中间产物。
宿主和某些菌存在VB1竞争
在肠道微生物群中，并非所有细菌都产生 B 族维生素，一些细菌利用膳食 B 族维生素或其他肠道细菌产生的 B 族维生素来满足自己的需要；因此，宿主和肠道微生物群之间可能存在对 B 族维生素的竞争。
比如，粪杆菌属(Faecalibacterium)的生长虽然需要维生素B1，但它却缺乏维生素B1合成途径。因此，必须通过硫胺素转运体从其他细菌或宿主饮食中获得维生素B1，这表明宿主和某些肠道细菌之间存在维生素B1竞争。
建议摄入量
世界卫生组织 (WHO)/粮食及农业组织 (FAO) 建议成人每日维生素 B1 摄入量为 1.1-1.2 毫克。
缺乏导致
维生素 B1 缺乏会导致嗜睡，如果不及时治疗，可能会发展成脚气病，这是一种影响周围神经系统和心血管系统的疾病。
含量较高的食物
维生素B1 存在于全麦谷物、酵母、豆类、坚果和肉类（尤其是猪肉和鸡肉）等食物中。
维生素 B2（核黄素）及其活性形式（黄素腺嘌呤二核苷酸 [FAD] 和黄素单核苷酸 [FMN]）是 TCA 循环和脂肪酸氧化（也称为 β-氧化）中酶促反应的辅助因子。
维生素B2通过调节脂肪酸氧化来控制免疫细胞的分化和功能。
除了产生能量外，维生素B2通过启动NADPH氧化酶2与免疫细胞中活性氧(ROS)的产生有关，ROS是炎症和免疫过程中重要的效应分子和信号分子。
维生素B1和B2介导肠道B细胞分化的免疫代谢
Yoshii K, et al., Front Nutr. 2019
维生素B1是参与TCA循环的丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶等酶的辅助因子。维生素B2是TCA循环中琥珀酸脱氢酶和脂肪酸氧化（FAO，也称为β-氧化）中酰基辅酶a脱氢酶等酶的辅助因子。初始B细胞优先使用TCA循环有效产生能量。一旦B细胞被激活，分化为产生IgA的浆细胞，它们就会利用糖酵解产生IgA抗体。
膳食维生素B2
膳食维生素 B2 以 FAD 或 FMN 形式存在，并在小肠中通过 FAD 焦磷酸酶和 FMN 磷酸酶转化为游离核黄素。游离核黄素通过小肠上皮上表达的核黄素转运蛋白被吸收，然后释放到血液中。在血液中，游离核黄素转化回 FAD 或 FMN 并分布在全身。
细菌维生素B2
细菌维生素B2是由三磷酸鸟苷(GTP)和5-磷酸核酮糖合成的。细菌维生素B2以游离核黄素的形式存在，可直接在大肠中吸收，转化为FAD或FMN，并如上所述分布在全身。
哪些菌会产生维生素B2呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结以下主要菌群：脆弱拟杆菌和普雷沃特菌属；艰难梭菌(Clostridium difficile)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、发酵乳杆菌(L. fermentum)、Ruminococcus lacttaris表达合成维生素B2所必需的因子，表明这些细菌是大肠中维生素B2的重要来源。
从酸面团中分离出的发酵乳杆菌可以在体外合成维生素B2。
双歧杆菌和Collinsella缺乏维生素B2途径。
在缺乏维生素B2的小鼠中，添加含有植物乳杆菌的发酵豆浆可以促进维生素B2的产生，防止维生素B2缺乏。
宿主和共生细菌之间对VB2的竞争
拟杆菌门中的某些物种比放线菌门和厚壁菌门产生更多的VB2。然而，放线菌和厚壁菌门仍然表达核黄素转运蛋白以及从游离核黄素生成 FAD 和 FMN 所必需的酶（即 FAD 合酶和黄素激酶），这表明所有细菌，包括那些不能合成维生素的细菌B2 本身需要 FAD 和 FMN 才能生长和生存。因此，与维生素 B1 一样，宿主和共生细菌之间可能存在对维生素 B2的竞争。
某些菌产生维生素B2中间体，有助于防御病原体
除了能够产生维生素 B2 之外，一些细菌（例如嗜酸乳杆菌等共生菌，结核分枝杆菌和鼠伤寒沙门氏菌等病原体）还产生维生素 B2 中间体（6-hydroxymethyl-8-d-ribityllumazine ），该中间体与抗原呈递细胞上的主要组织相容性复合物I类相关基因蛋白（MR1）结合；这会导致粘膜相关不变T细胞（MAIT）产生细胞因子，如干扰素γ和IL-17，这有助于宿主防御病原体（下图）。
来自维生素B2和B9的微生物代谢产物对MAIT细胞的调节
Yoshii K, et al., Front Nutr. 2019
有人认为，共生细菌的刺激有助于MAIT细胞的发育和激活，以便对病原体进行免疫监测。MAIT细胞还产生炎性细胞因子并具有组织归巢特性，表明这些细胞也参与自身免疫和炎症疾病的发展。
建议摄入量
世卫组织/粮农组织建议成人每日维生素 B2 摄入量为 1.0–1.3 毫克。
缺乏会导致
维生素 B2 缺乏会抑制参与脂肪酸氧化生成乙酰辅酶 A 的酰基辅酶 A 脱氢酶的活性，而乙酰辅酶 A 被线粒体用来通过 TCA 循环产生 ATP。
含量较高的食物
绿叶蔬菜、肝脏和鸡蛋中的维生素 B2 含量很高。
维生素 B3（烟酸）通常被称为烟酸和烟酰胺。这些化合物是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 的前体，NAD 是细胞氧化还原反应中的一种辅酶，在有氧呼吸中起核心作用。
免疫功能：抗炎，抑制结肠炎
维生素 B3 也是 GPR109a 的配体，GPR109a 是一种 G 蛋白偶联受体，在包括免疫细胞在内的多种细胞上表达。维生素 B3-GPR109a 信号传导诱导调节性 T 细胞分化并以 GPR109a 依赖性方式抑制结肠炎。维生素 B3 还抑制巨噬细胞和单核细胞产生促炎细胞因子 IL-1、IL-6 和肿瘤坏死因子 α (TNF-α)。
Yoshii K, et al., Front Nutr. 2019
因此，维生素B3通过调节宿主免疫细胞而具有抗炎特性，并在维持免疫稳态中发挥重要作用。
与其他B族维生素不同，维生素B3可由哺乳动物通过色氨酸的内源性酶途径生成，并储存在肝脏中，也可从饮食中获得。
膳食维生素B3
动物性食品如鱼和肉含有维生素B3作为烟酰胺，而植物性食品如豆类含有维生素B3作为烟酸。烟酰胺和烟酸都通过小肠直接吸收，烟酸在小肠转化为烟酰胺。
哪些菌会产生维生素B3呢？
维生素B3也是由肠道细菌从色氨酸合成的。可能参与B12合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌和普雷沃氏菌属、乳瘤胃球菌、艰难梭菌、婴儿双歧杆菌、幽门螺杆菌、可变梭杆菌。
因此，来自不同属的许多肠道细菌可以产生维生素B3，这表明饮食和共生细菌来源的维生素B3对宿主免疫都很重要。
缺乏会导致
在人类中，维生素B3缺乏会导致糙皮病，这是一种以肠道炎症、腹泻、皮炎和痴呆为特征的疾病。
建议摄入量
世卫组织/粮农组织建议成人每日维生素 B3 摄入量为 11-12 毫克。
含量较高的食物
全麦制品、糙米、绿豆、芝麻、花生、香菇、紫菜、无花果、乳制品、蛋、鸡肉、肝、瘦肉、鱼等。
维生素B5（泛酸）是辅酶a（CoA）的前体，辅酶a是TCA循环和脂肪酸氧化的必要辅助因子。
与维生素B1和B2一样，维生素B5通过免疫细胞的能量生成参与宿主免疫的控制。
缺乏导致
维生素B5缺乏会导致皮炎等免疫疾病，以及疲劳和失眠等非免疫相关疾病。
维生素B5缺乏如何引起炎症？
在一项针对成年人的随机、双盲、安慰剂对照研究中，膳食中补充维生素B5可改善面部痤疮，表明上皮屏障功能通过促进角质形成细胞增殖和分化为成纤维细胞而改善。
为了在缺乏维生素B5的时候保持维生素B5水平，辅酶A通过泛碱转化回维生素B5或半胱胺。然而，半胱胺抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）信号，导致炎症。在泛碱产生酶基因敲除小鼠中，结肠炎已得到改善。因此，维生素B5缺乏通过上皮屏障功能障碍和促炎分子的产生引起炎症。
维生素B5通过激活免疫反应来促进宿主防御
在免疫反应方面，维生素B5通过促进先天免疫和适应性免疫，增强抗结核分枝杆菌感染的保护活性。在小鼠中，补充维生素B5可激活巨噬细胞的吞噬作用和细胞因子（包括IL-6和TNF-α）的产生，并随后促进Th1和Th17反应，以清除肺结核分枝杆菌。因此，维生素B5通过激活免疫反应来促进宿主防御，表明这种维生素作为一种天然佐剂具有重要作用。
膳食维生素B5
维生素B5在肝脏、鸡蛋、鸡肉和发酵大豆中以辅酶A或磷酸泛酰巯基乙胺pantetheinase的形式存在，浓度很高。辅酶A和磷酸泛乙烯通过小肠内的内源性酶（如磷酸酶和泛乙烯酶）转化为游离泛酸。游离泛酸通过小肠上皮上表达的钠依赖性复合维生素转运体（SMVT）被吸收，然后释放到血液中。最后，游离泛酸被转化回辅酶A并分布在全身，尤其是肝脏和肾脏。
细菌维生素B5
细菌维生素B5由2-二氢泛酸盐和β-丙氨酸通过从头合成途径合成。细菌维生素B5以游离泛酸的形式存在，其在大肠中直接吸收，转化为辅酶A，并以与膳食维生素B5相同的方式分布。
哪些菌会产生维生素B5呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属、一些瘤胃球菌属（乳链球菌和扭链球菌）、肠道沙门氏菌、幽门螺杆菌具有维生素B5生物合成途径，表明肠道共生菌可以产生维生素B5。
细菌与宿主竞争维生素B5
相比之下，大多数梭杆菌和双歧杆菌属、艰难梭菌、粪杆菌属和乳酸杆菌属（厚壁菌属）的一些菌株缺乏这种途径，尽管其中一些菌株确实表达泛酸转运体以利用维生素B5产生能量，表明这些细菌与宿主竞争维生素B5。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入5.0毫克维生素B5。
含量较高的食物
蔬菜中的卷心菜类，例如西兰花羽衣甘蓝，以及鳄梨、全麦谷物、土豆、乳制品、内脏等食物。
维生素B6以多种形式存在，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。这些形式的维生素B6是辅酶磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺（PMP）的前体，参与多种细胞代谢过程，包括氨基酸、脂质和碳水化合物代谢。
维生素B6在肠道免疫监测中起着重要作用
维生素B6调节炎症的机制目前尚不清楚。维生素B6通过脂质介质1-磷酸鞘氨醇（S1P）的代谢促进肠道免疫调节。
S1P调节淋巴细胞进入肠道，尤其是大肠。淋巴细胞转运依赖于S1P的产生及其降解产生的S1P梯度。S1P降解由S1P裂解酶介导，该裂解酶需要维生素B6作为辅助因子。服用维生素B6拮抗剂会损害S1P裂解酶活性，并产生不适当的S1P梯度，导致淋巴细胞从淋巴组织迁移受损，并减少肠道中淋巴细胞的数量。位于肠道上皮细胞之间的淋巴细胞被称为上皮内细胞（IEL），参与抵抗病原体的保护。
膳食维生素B6
膳食维生素B6以PLP或PMP的形式存在；它通过内源性酶（如吡哆醛磷酸酶）转化为游离维生素B6，然后被小肠吸收。虽然已经证明维生素B6通过酸性pH依赖和载体介导的转运被吸收，但尚未在任何哺乳动物物种中鉴定出肠吡哆醇转运体。在吸收游离维生素B6后，它进入血液，并转化回PLP或PMP。
细菌维生素B6
细菌维生素B6是由脱氧基果糖5-磷酸和4-磷酸羟基-L-苏氨酸或甘油醛-3-磷酸和d-核酮糖5-磷酸合成的PLP。在大肠中，细菌衍生的PLP转化为游离维生素B6，通过被动运输被吸收，运输到血液中，并分布在全身。
哪些菌会产生维生素B6呢？
可能参与B6合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属、长双歧杆菌、产气柯林斯菌、幽门螺杆菌。
拟杆菌和变形杆菌可能从5-磷酸脱氧纤维素和4-磷酸羟基-l-苏氨酸开始产生维生素B6，而放线菌可能从甘油醛-3-磷酸和d-核酮糖5-磷酸开始产生。
相比之下，大多数厚壁菌属（韦荣球菌、瘤胃球菌、粪杆菌和乳杆菌属）都缺乏维生素B6生物合成途径，除了一些梭菌（C. bartlettii、C. leptum、C.methylpentosum和C. sporogenes）和乳杆菌（短乳杆菌和瘤胃乳酸杆菌）外。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入1.3-1.7毫克维生素B6。青少年和怀孕或哺乳的女性每天需要更多的维生素 B6，大约 2 毫克。
缺乏导致
维生素B6缺乏与过敏和类风湿性关节炎等炎症性疾病的发展以及神经元功能障碍有关。维生素B6缺乏会破坏Th1-Th2平衡，导致过度的Th2反应，导致过敏。此外，在类风湿性关节炎患者中观察到血浆维生素B6水平较低，以及促炎细胞因子（如TNF-α和IL-6）水平升高。
其他还包括导致肌肉无力、抑郁、易怒、短期记忆丧失、紧张和注意力不集中等问题。
含量高的食物
鱼类、鸡肉、豆腐、红薯、鳄梨、扁豆、牛奶、三文鱼、虾、菠菜、葵花籽、金枪鱼、糙米等。
维生素B7（生物素）是葡萄糖、氨基酸和脂肪酸代谢所必需的几种羧化酶的辅助因子。例如，维生素B7是参与脂肪酸生物合成的乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶的必要辅助因子。因此，维生素B7可能会影响免疫代谢。
维生素B7的抗炎作用
维生素B7通过结合（生物素化）组蛋白抑制基因表达；这些基因包括编码NF-κB的基因，NF-κB是产生几种促炎细胞因子（例如，肿瘤坏死因子α、IL-1、IL-6、IL-8）的主要信号分子。NF-κB的核转录在维生素B7缺乏时被激活，表明组蛋白的生物素化抑制NF-κB信号中编码促炎细胞因子的基因的表达。
因此，维生素B7通过抑制NF-κB活化而具有抗炎作用，膳食维生素B7缺乏通过促进促炎细胞因子的分泌而引起炎症反应。
膳食维生素B7
膳食生物素以游离蛋白质结合形式或生物素形式存在。在小肠中，生物素酶从结合蛋白中释放游离生物素，游离生物素通过生物素转运体SMVT被吸收。
细菌维生素B7
维生素B7也是由肠道细菌产生的游离生物素，由丙二酰辅酶A或吡美乐酸通过吡美乐酰辅酶A合成。细菌游离生物素被结肠中表达的SMVT吸收。
哪些菌会产生维生素B7呢？
可能参与B7合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属可变梭杆菌、大肠弯曲杆菌（campylobacteric coli）。
维生素B7的产生似乎在不同的肠道细菌之间以合作的方式进行；肠道中的长双歧杆菌产生吡美拉酸，它是维生素B7的前体，可增强其他肠道细菌产生维生素B7。
细菌与宿主竞争维生素B7
相比之下，普雷沃氏菌属、双歧杆菌属、梭菌属、瘤胃球菌属、粪杆菌属和乳酸杆菌属缺乏这种途径；然而，它们确实表达游离生物素转运体，这表明这些细菌也利用饮食和细菌维生素B7，因此可能与宿主竞争。
因此，游离生物素可能会影响肠道微生物群的组成，因为生物素是微生物群生长和存活所必需的。
缺乏导致
生物素缺乏会导致肠道失调和鼠乳杆菌过度生长，从而导致脱发。
什么情况会缺乏？
生蛋清中含有大量的抗生物素，它与维生素B7紧密结合，阻止维生素B7在肠道中被吸收。因此，维生素B7缺乏症不仅可能由维生素B7摄入不足引起，还可能由过量摄入生蛋清引起。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入30微克。
含量较高的食物
维生素B7在坚果、豆类和油籽等食物中含量丰富。
维生素B9（叶酸）以四氢叶酸的形式存在，是包括DNA和氨基酸合成在内的多种代谢反应的辅助因子。
缺乏导致
由于红细胞对维生素B9的高需求，维生素B9缺乏会导致巨幼细胞性贫血。维生素B9缺乏症还通过将细胞周期阻滞在S期并增加DNA损伤的频率，在体外抑制人类CD8+T细胞的增殖。
维生素B9有助于维持免疫稳态
调节性T细胞（Treg）表达高水平的维生素B9受体（叶酸受体4[FR4]）。服用抗FR4抗体会导致Treg细胞群的特异性减少，这表明维持Treg细胞需要维生素B9–FR4轴。
在维生素B9减少的条件下体外培养Treg细胞会导致细胞存活受损，抗凋亡Bcl2分子的表达减少，尽管幼稚T细胞仍保留分化为Treg细胞的能力；这表明维生素B9是Treg细胞的生存因子。
与这些发现一致，膳食维生素B9缺乏导致小肠中Treg细胞数量减少。由于Treg细胞在预防过度免疫反应中起着重要作用，喂食缺乏维生素B9饮食的小鼠对肠道炎症的易感性增加。
膳食维生素B9
维生素B9以单谷氨酸和多谷氨酸叶酸的形式存在于饮食中。叶酸-聚谷氨酸酯与谷氨酸单酯脱结合，然后通过叶酸转运体（如质子耦合叶酸转运体（PCFT））在小肠吸收。在肠上皮中，叶酸单谷氨酸盐在被输送到血液之前转化为四氢叶酸（THF），四氢叶酸是一种活性形式和辅助因子。
细菌维生素B9
肠道细菌从GTP、4-磷酸红糖和磷酸烯醇式丙酮酸合成维生素B9作为THF。细菌性THF通过PCFT在结肠中直接吸收，并通过血液分布到全身。
哪些菌会产生维生素B9呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属、艰难梭菌、植物乳杆菌、罗氏乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚和嗜热链球菌、双歧杆菌属中的一些物种、可变梭杆菌、肠道沙门氏菌具有维生素B9生物合成途径。这表明几乎所有门中的所有物种都会产生叶酸。
膳食中添加双歧杆菌益生菌菌株（青春期双歧杆菌和假链双歧杆菌）可提高叶酸缺乏大鼠和无叶酸培养基大肠中叶酸的生成。此外，植物乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌和罗氏乳杆菌可提高缺乏叶酸合成所需成分的细菌培养上清液中叶酸的生成。
维生素B9代谢物防止过敏和炎症
在共生细菌中，维生素B9代谢产物6-甲酰蝶呤（6-FP）是通过光降解产生的。与维生素B2代谢物6-羟甲基-8-d-三嗪一样，6-FP与MR1结合，但与B2代谢物不同，它不能激活MAIT细胞。6-FP的类似物乙酰-6-FP是MR1的拮抗剂，可抑制MAIT细胞活化。
如关于维生素B2的章节所述，6-羟甲基-8-d-三硝基脲嗪可激活MAIT细胞，从而抵御病原体，因此维生素B9代谢物可抑制过度的MAIT细胞反应，并防止过度过敏和炎症反应。
膳食维生素B2和B9与微生物群的组成及其代谢这些维生素的能力之间的定量平衡，可能是理解肠内MAIT细胞介导的稳态的关键。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入400微克维生素B9。美国国立卫生研究院建议母乳喂养的母亲每天需要 500 微克，青少年和怀孕女性每天应该摄入 600 微克。
较高含量的食物
牛肉肝、深绿叶蔬菜、芦笋、抱子甘蓝、橙子、坚果、豆类等食物含有高水平的维生素B9。
维生素B12（钴胺素）是一种含钴的维生素，以甲钴胺素和腺苷钴胺素的活性形式催化甲硫氨酸的合成。
维生素B12促进免疫反应
在宿主免疫方面，膳食维生素B12缺乏会减少小鼠体内CD8+T细胞的数量，并抑制自然杀伤T细胞的活性；补充甲钴胺可以改善这些状况，这表明维生素B12通过CD8+T细胞和自然杀伤T细胞促进免疫反应。
膳食维生素B12
膳食维生素B12与膳食蛋白质复合存在，胃蛋白酶将其分解为游离维生素B12。游离维生素B12通过胃糖蛋白内源性因子（IF）被小肠上皮细胞吸收。在上皮细胞内，如果维生素B12复合物被溶酶体分解为游离维生素B12，然后释放到血液中，在血液中转化为活性形式并分布在全身。
细菌维生素B12
细菌维生素B12由前甲胎蛋白-2合成，产生腺苷钴胺素，直接被大肠吸收并分布在全身；这种吸收的机制目前尚不清楚。
哪些菌会产生维生素B12呢？
可能参与B12合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌和普雷沃氏菌属、艰难梭菌、粪杆菌和乳瘤胃球菌、动物双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌、可变梭杆菌。
从发酵食品中分离出的植物乳杆菌和棒状乳杆菌产生维生素B12，而动物双歧杆菌在牛奶发酵过程中合成维生素B12。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入2.4μg维生素B12。青少年和怀孕或哺乳的女性需要更多：每天 2.6 至 2.8 μg。
缺乏导致
与维生素B6和B9一起，维生素B12在红细胞形成和核酸合成中起着重要作用，尤其是在神经元中。因此，维生素B12缺乏会导致巨幼细胞性贫血和神经系统症状，如手脚麻木，刺痛。
其他还会导致包括贫血、失智、沮丧、难以保持平衡、疲劳、虚弱、体重减轻、肠道问题、肌肉无力、口腔或舌头酸痛等症状，缺乏也会损害神经系统，并可能导致记忆力差、情绪障碍、抑郁、精神错乱和痴呆。
什么情况会缺乏？
除了饮食摄入量不足的原因之外，维生素 B-12 缺乏还可能是由于恶性贫血（一种影响壁细胞和内因子释放的自身免疫性疾病，维生素 B-12 吸收所必需的）导致的生物利用度低或吸收受损；随着年龄的增长，药物（例如质子泵抑制剂）的使用，胃肠道疾病（例如炎症性肠病）或胃肠道感染（例如幽门螺杆菌、肠道蠕虫）的发生，萎缩性胃炎、吸收不良和恶性贫血的风险增加。
含量较高的食物
牛肝、双壳类、鱼类、鸡肉和鸡蛋含有高水平的维生素B12。
微生物群失调和维生素缺乏是相互关联的，这种关系可能直接影响宿主健康。
对哺乳期女性进行的一项关联研究发现，增加维生素 B2、B5、B6 和 B12 的摄入量与120个粪便样本中普氏菌的相对丰度增加和拟杆菌的相对丰度降低有关。
炎症性肠病(IBD)患者会出现血浆维生素B2浓度较低。肠道慢性炎症包括促炎细胞因子浓度升高，已被证明会导致上皮吸收功能的改变。肠上皮细胞暴露于促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α中会显著抑制维生素B2的摄取，这可能解释了IBD患者中维生素B2浓度显著较低的原因。
维生素B2和B3浓度可能是疾病状态的标志物。
克罗恩病恶化与参与抗炎的维生素B2、B1、B9生物合成相关的微生物基因减少有关。
此外，患有 2 型糖尿病的受试者在与微生物介导的维生素代谢相关的基因丰度方面表现出显着变化。
营养不良儿童的微生物组显示参与B 族维生素代谢的多种途径显着减少，包括烟酸/NADP 生物合成。
所有这些观察结果表明，微量营养素的缺乏会改变肠道微生物群。
因此，在某些条件下，针对肠道微生物群的维生素补充剂（直接和间接）可能对健康有益。
越来越多的证据表明，当大量服用以逃避完全吸收或以结肠靶向递送系统 (CTDS) 的形式服用时，维生素可以直接调节肠道微生物组。此外，维生素似乎通过体循环的间接机制影响肠道微生物群，与人类健康直接相关。
结肠靶向维生素补充剂可能通过三种相互关联的途径影响宿主健康
1） 对肠道免疫系统的直接影响（上左图）
2） 对肠道上皮屏障的直接影响（上右图）
3） 通过微生物代谢产物对肠道微生物群以及随后对肠道免疫和上皮屏障的影响（中）
在一个小型成人志愿者组中进行了一项试点研究，该组补充了过量的维生素B2（100 毫克），为期 14 天。他们发现，在补充过程中，每克粪便中的Faecalibacterium prausnitziip数量增加。作者还注意到厌氧罗氏菌属的增加和大肠杆菌减少。
关于维生素的结肠靶向性，最近的一项研究表明，通过缓释微囊结肠靶向补充烟碱酸有益于影响微生物组成和胰岛素敏感性。有趣的是，作者还观察到肥胖受试者群体中α多样性和拟杆菌丰度降低，并指出这种变化与膳食烟酸摄入量降低有关。
针对克罗恩病的研究发现发现，补充维生素 B2 可减少全身氧化应激、一些抗炎作用，降低 C 反应蛋白、红细胞沉降率、血小板和 IL-2，并减轻临床症状。粪便微生物群的荧光原位杂交分析显示 克罗恩病患者中粪便肠杆菌科细菌减少、粪便钙卫蛋白水平降低。
维生素可以调节微生物组、改变氧化还原电位，并且就维生素 B3而言，对全身胰岛素敏感性和代谢性炎症的生物标志物产生积极影响。虽然需要进行额外的临床研究以充分了解结肠靶向递送维生素的优势和潜在副作用，但在菌群失调的情况下，这种方法可能成为预防和治疗微生物组相关疾病的新的菌群调节途径。
该领域的研究很复杂，因为不仅肠道菌群的组成因人而异，饮食也会改变肠道菌群的组成和功能，维生素介导的免疫维持也因人而异。
补充结肠靶向维生素可能与基于个人健康状况和微生物组组成的个性化营养建议相关。
目前，对肠道微生物群的研究及其与多种 B族维生素的相互作用机制的理解正逐步深入，精准健康和营养新时代正在开启。
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