首页 >神经&认知&大脑发育>肠道健康

    生命早期,肠道菌群的定植与神经发育的时间窗相吻合,婴幼儿肠道菌群和大脑发育之间密切关联。肠道菌群能够通过多种方式调节大脑的功能和发育,现有的临床前数据表明,可能机制包括通过神经内分泌轴进行神经调节及通过微生物的代谢产物对大脑发育产生影响,另外对血脑屏障发育的影响也是其中的机制之一[1]

 

一、血脑屏障的结构和生理作用

 

    血脑屏障是血液与脑组织之间,由毛细血管的内皮细胞及其间的紧密连接、毛细血管基底膜及嵌入其中的星形胶质细胞和周细胞等构成的结构,它能够阻止有害物质、细菌/病毒等由血液侵入脑组织,起到屏障的作用。血脑屏障的阻挡作用非常严密,绝大多数蛋白和分子都不能直接通过,大脑所需的小分子营养物质氨基酸、葡萄糖、维生素和其他微量元素等均需要通过特定的载体介导,而生物大分子如功能性蛋白、激素等需要受体介导的转运才能够通过血脑屏障[2]。血脑屏障在大脑发育中起着至关重要的作用,它保护发育中的大脑免受有害物质的入侵。

 

图1. 血脑屏障结构示意图

 

二、婴儿血脑屏障的发育尚不完善

 

    血脑屏障的发育过程见图2,在胚胎发育过程中,神经祖细胞诱导内皮细胞表达血脑屏障特异性蛋白,如紧密连接蛋白和营养转运蛋白。随后,周细胞通过封闭内皮细胞间的紧密连接蛋白,限制细胞的跨细胞率,下调白细胞粘附分子的表达和诱导外排转运体的表达来加强屏障的特性。在胚胎发育晚期,存在一定的功能性,而星形胶质细胞在出生后出现,为成年期的功能性血脑屏障提供额外的支持,其功能可能与大脑的损伤和疾病有关[3]

 

    新生儿在出生时的血脑屏障尚未发育成熟,具有较高的通透性,有害物质更容易通过,因此婴儿易受细菌、病毒侵犯造成感染。

 

图2.血脑屏障的发育过程[3]

 

三、肠道菌群:血脑屏障发育的加速剂

 

    生命早期微生物定植影响大脑正常发育的最广泛研究机制包括:通过下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)进行激素和神经调节,其次是通过细菌代谢产生的短链脂肪酸、神经递质,如谷氨酸和γ-氨基丁酸等代谢产物对大脑功能产生影响[4]。近期,亦有研究发现肠道菌群可以通过影响血脑屏障的通透性对婴儿大脑发育产生影响,是新生儿血脑屏障发育的加速器。

 

    研究者通过无菌小鼠和携带有正常肠道菌群的无病原体小鼠进行比较,结果发现无菌小鼠血脑屏障通透性增加,这可能和内皮组织密切相关的紧密连接蛋白表达减少有关,且这一现象在无菌小鼠出生后及成年时期仍存在[5]

 

    通过对胚胎小鼠中的血脑屏障发育进行研究也发现,在正常肠道菌群母体中长大的胚胎小鼠会发育出一个完整的,大分子物质无法通过的血脑屏障。在无菌环境中的小鼠则发育出渗透性更高的,大分子物质能够进入血脑屏障,提示血脑屏障的完整性和通透性的波动取决于肠道细菌的组成和多元性。

 

    这说明,部分肠道微生物的缺乏会使血脑屏障的通透性增加,导致正常情况下不能穿过血脑屏障的物质进入大脑。

 

小结和展望

 

    总的来说,肠道菌群在生命早期可影响神经发育,肠道菌群和血脑屏障的通透性存在密切的联系,但目前的研究主要是基于小鼠的基础研究,推测在人体中,孕妇肠道菌群受到的负面影响如使用抗生素,就可能损害胎儿的大脑发育。此外,能否通过早期生命营养来塑造菌群和大脑发育作为干预措施仍需要进一步的临床研究来证实[1,6]

 

参考文献:

[1] Shugui W , Louise H , Rocio M , et al. Targeting the gut microbiota to influence brain development and function in early life[J]. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 2018, 95:S014976341730670X-.

[2]Tiani K A, Stover P J, Field M S. The Role of Brain Barriers in Maintaining Brain Vitamin Levels[J]. Annual review of nutrition, 2019, 39: 147-173.

[3]Al-Asmakh M, Hedin L. Microbiota and the control of blood-tissue barriers[J]. Tissue barriers, 2015, 3(3): e1039691.

[4]邓琦蕾, 申元英. 肠道微生物群在脑-肠-微生物轴中作用机制的研究进展[J]. 实用医学杂志, 2017, 33(14): 11.

[5]Braniste V, Al-Asmakh M, Kowal C, et al. The gut microbiota influences blood-brain barrier permeability in mice[J]. Science translational medicine, 2014, 6(263): 263ra158-263ra158.

[6]Cowan C S M, Dinan T G, Cryan J F. Annual Research Review: Critical windows–the microbiota–gut–brain axis in neurocognitive development[J]. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 2020, 61(3): 353-371.

推荐文章
母乳免疫细胞如何影响婴儿免疫

2022年4月14日
尽管母乳免疫细胞对健康影响的证据在理解深度和研究质量方面不断扩大,但仍然存在许多研究空白。例如:深入了解母体来源的T细胞对正常母乳喂养期间婴儿T细胞库发育的影响;对于母乳细胞以及母体的免疫细胞如何避免被婴儿免疫系统攻击的机制,目前仍知之甚少;此外,与母乳喂养和肠道黏膜保护相关的生命早期免疫机制也值得深究。

专家论道 | 婴幼儿腹泻与婴幼儿配方奶粉有关系么?

2020年11月6日
腹泻,也叫腹泻病,是指由多病原、多因素引起的以大便次数增多和大便性状改变为特点的消化道综合征。我国2014 —2015年各省发病率为3.8/10万~506.7/10万,5 岁以下儿童占全部病例的53.7%。

中国婴儿配方粉最新临床研究首次登陆顶级营养学期刊《Nutrients》

2021年7月30日
2021年3月,北京大学张玉梅教授团队的一项婴儿配方粉临床试验发表于顶级营养学期刊《Nutrients》(IF 4.5),这是中国首个关于婴儿配方粉的临床研究,该研究关注高sn-2棕榈酸酯含量的配方粉对婴儿神经发育和肠道双歧杆菌的影响,既往对sn-2棕榈酸酯的认识多侧重于其不易形成脂肪酸-钙皂、易吸收的特性,但对其潜在益生元效应及与早期神经发育的关系,目前鲜有相关研究,这项研究填补了该领域内的空白,在世界舞台发出中国的学术声音,说明中国婴儿配方粉领域的科研水平已与国际齐肩。该研究由伊利母婴营养研究院共同协助完成。

《婴幼儿配方奶粉全球专利现状与趋势白皮书》发布,伊利金领冠彰显创新“加速度”

      5月27日,中国乳制品工业协会第三十次年会暨2024年中国(国际)乳业技术博览会在长沙开幕。会议期间,国家乳业技术创新中心重磅发布了《婴幼儿配方奶粉全球专利现状与趋势白皮书》。该白皮书在深入揭示全球婴配粉产业…

专家视点 | 7-24月龄婴幼儿辅食添加方案

2022年12月12日
《中国居民膳食指南》的“7-24月龄婴幼儿喂养指南”,为中国婴幼儿辅食添加提供了指导。与此同时,“中国7-24月龄婴幼儿平衡膳食宝塔”采用宝塔形式,形象化地推荐如何逐步引入各类食物并合理搭配,使指南更具可操作性和实用性。

双歧杆菌BB-12及其免疫调节功能的研究进展

2020年12月31日
随着“健康中国”国家战略的实施和在各省市自治区的落地[43],普及合理膳食知识以及加快健康食品的研发可为人民群众提供全方位、全周期的健康服务。在 2019年5月29日的“世界肠道健康日”,中国营养学会益生菌益生元与健康分会正式发布了《中国营养学会益生菌与健康专家共识》[44],为益生菌健康效应的研究提供了依据。双歧杆菌 BB-12 是安全的常用于食品的益生菌,它可在胃肠道存活,维持健康的胃肠道菌群。BB-12 能调节免疫功能,减少消化道和呼吸道感染,从而提高人体抵抗力,有助于预防疾病。

如何给婴幼儿吃好第一餐辅食

2022年10月26日
辅食是指在母乳喂养期间给予婴幼儿母乳之外的其他食物,以用来补充母乳营养的不足。辅食添加也是儿童从液体类食物逐步转化、过渡为普通固体食物的一个特殊重要阶段。

营养学报 | 母乳α-乳清蛋白、β-酪蛋白与婴幼儿健康的研究进展

2020年3月26日
成熟母乳中α-乳清蛋白与β-酪蛋白呈现一定的比例,β-酪蛋白也是母乳中含量最高的酪蛋白,其消化速度比其他酪蛋白快,可促进钙吸收及婴儿发育、致敏性远远低于αs1酪蛋白。消化产生的活性功能肽在母乳和哺乳后的新生儿胃液中检测结果证实主要来自β-酪蛋白,有免疫调节、阿片受体激动剂、抗菌及降血压等作用。

专家论道 | 婴儿腹泻病介绍,警惕信号和护理要点

2020年11月10日
腹泻是每个宝宝成长过程中都可能遇到的问题,也是家长们特别关心的话题。那么引起宝宝腹泻的病因是什么?家长们需要警惕什么危险信号?宝宝腹泻的家庭护理要注意什么?下面为大家一起介绍。

二十二碳六烯酸与认知功能发育研究进展

2020年12月31日
二十二碳六烯酸(DHA)参与机体的多种生理功能,对生命早期大脑发育、机体的认知功能发育、视觉发育以及机体免疫功能具有重要作用。本文从DHA的来源及其对认知功能的作用进行综述,发现DHA对婴幼儿,特别是早 产儿的大脑发育、认知功能发育、精神运动发育有积极作用。但随着年龄增加,对学龄儿童智力上的影响差异并无统计学意义。孕乳母及婴幼儿适量DHA的摄入对生命周期内大脑DHA水平的维持至关重要。


推荐文章