《自然代谢》最近的一项研究讨论了饮食-微生物-肠道-大脑轴，描述了饮食和肠道微生物组成对认知和情绪健康的作用。
饮食和肠道微生物群
富含碳水化合物的饮食可显著提高 肠道微生物群中的双歧杆菌水平，同时降低拟杆菌水平。益生元中未消化的碳水化合物可促进健康肠道微生物群的生长，从而有益于胃肠道 (GI)。
蛋白质是氨基酸的主要来源，氨基酸对大脑健康至关重要。食用植物蛋白可提高短链脂肪酸 (SCFA) 和支链氨基酸 (BCAA) 水平，这两者都有利于整体健康。相比之下，长期食用动物蛋白可能会对肠道菌群产生不利影响。
饱和脂肪摄入量增加与认知障碍有关，而不饱和脂肪酸摄入量则有相反的影响。脂肪的数量和饱和度决定了对肠道微生物群的具体影响。
多种肠道细菌的生存和生长都需要矿物质、维生素和微量元素。因此，微量营养素缺乏可能导致认知能力下降和情绪紊乱。
先前的研究也证明了情绪障碍与超加工食品（UPF）消费之间的关联，而肠道微生物群在这种关系中起着关键作用。
肠脑轴与神经精神疾病
肠道菌群调节神经性厌食症 (AN)，这种疾病通过补偿行为和/或长期限制食物导致体重过轻。由于产妇或产后饮食营养不良（通过过度或不足喂养）引起的炎症，肠道菌群也可能部分介导精神分裂症的风险。
生酮饮食可增加某些菌属的丰度，例如双歧杆菌和阿克曼氏菌。通过这种饮食方法增加酮体的产生可抑制细胞凋亡并减少氧化应激，这在某些形式的癫痫症的治疗中具有治疗效果。
饮食模式，特别是增加高脂乳制品、肉类、黄油、鸡蛋和精制糖的消费量，会增加患痴呆症或阿尔茨海默病 (AD) 的风险。
患有注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 的儿童血清铬、镁和锌浓度较低。ADHD 还与Eggerthella和Faecalibacterium数量增加有关。
肠道代谢物及其治疗潜力
饮食-微生物-肠道-大脑轴的双向沟通涉及多种分子通路，该轴协调健康和患病状态下的认知和情绪。参与消化的细菌代谢物同样影响肠道微生物和大脑之间的沟通。
微生物发酵宿主不可消化的膳食纤维或微生物蛋白质分解产生的丙酸、醋酸和丁酸等短链脂肪酸与血压调节、胃肠道功能、神经免疫功能和昼夜节律调节有关。多项研究表明，粪便中短链脂肪酸水平的变化与肥胖、帕金森病 (PD)、自闭症和慢性心理社会压力有关，从而证明了短链脂肪酸在微生物-肠-脑轴相关疾病中的重要作用。
肠道中产生 SCFA 的细菌减少会增加罹患 PD 的风险。这促使研究人员研究丙酸盐治疗的疗效，这种治疗已被证明可以提高 PD 小鼠模型中的多巴胺能细胞存活率。
牛磺酸是另一种参与宿主消化的微生物代谢物。除了在消化过程中的作用外，牛磺酸还具有抗惊厥、神经保护和认知增强作用，因为它是大脑中甘氨酸、γ-氨基丁酸 A 型 (GABAA) 和 γ-氨基丁酸 B 型 (GABAB) 受体的激动剂。牛磺酸补充剂对癫痫、AD、PD、焦虑和抑郁症具有潜在的治疗价值。
主要肠道相关微生物类群，如双歧杆菌、乳酸杆菌和拟杆菌，表达胆盐水解酶，可将胆汁酸从牛磺酸和甘氨酸中分离出来。由于饮食不均衡导致肠道微生物群组成发生变化，可能会诱发神经炎症，并由于 TGR5 信号传导受损和胆汁酸合成发生变化而降低突触可塑性。
共生细菌代谢物（如胆碱、细菌素、神经调节剂、胆汁酸和 SCFA）可作为信号分子，并能调节微生物与宿主之间的相互作用。这些代谢物会影响神经信号并与大脑进行沟通。
未来展望
需要进行更多研究来评估长期食物摄入如何影响微生物-肠道-大脑轴。纵向和多模式研究设计可用于了解饮食-微生物-肠道-大脑轴在神经精神疾病发病机制和/或症状严重程度中的作用。此外，可以进行随机对照试验，以确定饮食引起的肠道微生物群变化是否会影响临床人群。
