Neuroscience Bulletin│李兰娟院士：肠道微生物与神经退行性疾病
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肠道微生物与神经退行性疾病关系的研究
The Relationship Between the Gut Microbiome and Neurodegenerative Diseases
朱雪灵1, 2 · 李博1, 2 · 李兰娟1, 2
1浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室、国家感染性疾病临床医学研究中心、感染性疾病诊治协同创新中心，杭州310003，中国
2中国医学科学院感染病及微生态研究创新单元，杭州310003，中国
第一作者：朱雪灵、李博
通讯作者：李兰娟
大量研究表明，肠道微生物在人类生理和病理方面发挥着重要作用，包括衰老和神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病等。肠道微生物可以通过微生物-肠-脑轴与脑进行双向交流。两者间信号传导的机制很复杂，到目前为止尚未完全阐明。目前已发现包括代谢、免疫、神经和内分泌等信号传导途径（图1）。
已有大量文章探索肠道微生物与神经退行性疾病之间的联系，报道患者肠道内微生物变化情况，讨论肠道微生物对疾病的潜在致病或治疗作用，解析具体分子机制，但两者间内在联系和详细作用机制仍不明确。
随着科技的进步，研究肠道微生物的技术不断发展和完善，多-组学测序技术将通过将宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学及宏代谢组学联合应用，从多个角度全面深入阐释肠道微生物和疾病之间的关系，有助于揭示两者间确切作用机制。
基于两者间存在一定联系，已有关于微生物制剂治疗神经退行性疾病的研究报道。微生物制剂被用于提高人类健康水平和疾病治疗。微生物制剂包括益生菌、益生元和合生元。微生物代谢产物短链脂肪酸可能通过直接体液作用、间接激素作用、免疫作用和神经作用影响大脑，或通过与G蛋白偶联受体或组蛋白去乙酰化酶影响心理功能。
本文总结肠道微生物与神经退行性疾病已知的联系，介绍微生物测序技术及应用实例，并讨论微生物制剂在疾病中的治疗作用。
图1微生物-肠-脑轴信号传导的关键途径。肠道微生物的代谢产物为短链脂肪酸（SCFA），例如丁酸盐和乙酸盐等，可以通过G蛋白偶联受体发挥重要作用，用于调节大脑和行为。肠道免疫细胞产生的细胞因子可以通过激活下丘脑-垂体肾上腺（HPA）轴，释放皮质醇，调节大脑。迷走神经可以介导肠道微生物和大脑之间的双向沟通。而大脑传出的信号则通过脊髓或迷走神经传回到肠神经系统，控制肠道。肠道微生物还可以分泌神经递质（如γ-氨基丁酸（GABA），去甲肾上腺素，多巴胺，5-羟色胺等），与大脑进行交流。肠道内分泌细胞可以分泌肠道激素，作用于大脑。摘自Burokas A等人[1]，Dinan TG等人[2]的研究。[1]Burokas A, Moloney RD, Dinan TG, Cryan JF. Microbiota Regulation of the Mammalian Gut–Brain Axis. Advances in Applied Microbiology 2015, 91: 1–62.[2]Dinan TG, Cryan JF. The Microbiome-Gut-Brain Axis in Health and Disease. Gastroenterology Clinics of North America 2017, 46: 77–89.
关键词：肠道微生物；神经退行性疾病；衰老；16SrRNA测序技术；多-组学测序技术；微生物制剂；脑肠轴