本文探讨了由饮食驱动的肠道微生物如何通过免疫、代谢和神经内分泌信号影响连接情绪、炎症、皮肤健康和衰老的相互关联通路。文章综合了微生物代谢物、饮食模式和生物标志物的证据，解释了肠道-皮肤-大脑轴如何塑造全身健康。
引言
肠道-皮肤-大脑轴是指一个双向通信系统，在这个系统中，饮食、微生物活动、情绪状态和皮肤生理不断相互作用。食物摄入激活下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴，随后肠道衍生的肽作用于迷走神经，影响饱腹感、代谢、炎症和神经活动。
饮食如何影响微生物活动
浆果、坚果、茶和可可促进有益细菌（包括普氏菌Faecalibacterium、罗斯伯里亚菌Roseburia和布劳蒂亚菌Blautia）的增殖，这些细菌将多酚转化为具有生物活性的代谢物，如尿石素和酚酸，从而维持肠道屏障完整性和调节炎症。事实上，临床研究表明，富含多酚的饮食能刺激产生短链脂肪酸(SCFAs)的细菌生长，并减少炎症。
膳食干预可以调节影响宿主健康结果的肠道微生物组成和代谢物。针对肠道微生物组的干预措施可以从简单的食物添加到更复杂的饮食模式不等，影响肠道微生物组成、多样性、代谢物产生以及由此产生的健康益处。箭头表示从膳食摄入通过微生物变化到宿主健康结果的进程。↑表示增加；↓表示减少。
菊粉、果寡糖(FOS)、半乳寡糖(GOS)、β-葡聚糖和抗性淀粉等益生元纤维的分解产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸，这些脂肪酸通过作用于G蛋白偶联受体41(GPR41)和GPR43，影响免疫、食欲、血糖调节和上皮屏障功能。高纤维饮食增加了双歧杆菌Bifidobacterium、瘤胃球菌Ruminococcus和乳杆菌Lactobacillus的丰度。相比之下，低碳水化合物饮食与罗斯伯里亚菌Roseburia和直肠真杆菌Eubacterium rectale水平较低相关，而这两种菌都是短链脂肪酸的重要来源。
定期摄入酸奶、开菲尔、泡菜和其他发酵食品可增强微生物多样性，并可能在某些人群中降低炎症标志物。相反，高脂肪和高糖饮食会降低微生物多样性，破坏粘膜完整性，并通过内毒素驱动的炎症增加肠道通透性。
连接系统的微生物代谢物
微生物代谢物充当生化信使，在免疫系统、大脑和皮肤之间传递信息。由多种细菌属（包括阿克曼氏菌Akkermansia和拟杆菌Bacteroides）产生的短链脂肪酸（如丙酸）通过抑制核因子κB(NF-κB)活性和减少白细胞介素-6(IL-6)和干扰素γ(IFN-γ)等细胞因子的产生来调节炎症。由普氏菌Faecalibacterium和罗斯伯里亚菌Roseburia产生的丁酸作为结肠细胞的能量来源，增强紧密连接，并促进调节性T细胞发育，所有这些对维持免疫平衡都至关重要。
炎症将色氨酸重定向到犬尿氨酸通路，该通路产生喹啉酸等神经毒性代谢物。微生物对色氨酸的加工影响血清素合成并激活芳烃受体(AhR)，从而提供了一种机制，说明微生物功能障碍如何可能导致情绪、免疫张力和皮肤屏障稳定性的改变。
戈登氏菌Gordonibacter和肠梭菌Enterocloster将来自浆果和坚果的鞣花单宁等多酚化合物转化为尿石素，特别是尿石素A。尿石素A增强线粒体自噬，清除受损线粒体以改善肌肉力量和耐力，并且与减少与年龄相关的炎症相关。
对大脑的影响
肠道菌群失调导致肠道通透性增加，使脂多糖(LPS)激活Toll样受体-4(TLR4)并增加肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等细胞因子的产生。这种炎症信号传导改变神经传递并降低脑源性神经营养因子(BDNF)，BDNF是情绪调节的关键分子。
这些免疫介导的通路共同提供了肠道菌群失调、全身炎症和大脑功能改变之间的机制联系。
精神益生菌(psychobiotics)，包括嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus、鼠李糖乳杆菌L. rhamnosus和长双歧杆菌Bifidobacterium longum，可降低应激反应性，多种益生菌配方显示出对抑郁症状的轻度改善。潜在机制包括迷走神经信号传导和增加可用于血清素合成的色氨酸可用性。
菌群失调驱动的LPS-TLR4信号传导、核苷酸结合结构域、富含亮氨酸的含家族、含吡啶结构域-3(NLRP3)炎症小体激活以及IL-1β和IL-18的增加导致神经炎症，这可能影响小胶质细胞活性和神经元功能。
慢性低度炎症通过损害突触功能和降低BDNF水平加速认知能力下降。通过婴儿双歧杆菌Bifidobacterium infantis补充恢复微生物平衡已被证明可使犬尿氨酸与色氨酸比率正常化，而鼠李糖乳杆菌L. rhamnosus的一些菌株在临床前和有限的人体研究中与神经递质相关信号传导的变化相关。早期人体试验中使用瑞士乳杆菌L. helveticus已报告对记忆和注意力有轻微改善；然而，仍需要更大规模、更长时间和更严格控制的试验。
对皮肤的影响
肠道微生物失调破坏肠屏障，使细菌代谢物和炎症介质进入全身循环。这些循环信号可能通过影响辅助性T细胞2型细胞加剧特应性皮炎中的炎症，通过类胰岛素生长因子-1信号传导影响痤疮，并通过IL-17驱动的免疫反应影响银屑病。
特应性皮炎中经常观察到双歧杆菌Bifidobacterium和乳杆菌Lactobacillus减少，而艰难梭菌Clostridioides difficile、大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus升高。同样，放线菌Actinobacteria、变形菌Proteobacteria和拟杆菌Bacteroidetes的不平衡与痤疮和银屑病相关。
肠道短链脂肪酸（尤其是丁酸）产量减少会削弱紧密连接，抑制神经酰胺合成，并增加经表皮水分流失。植物乳杆菌Lactobacillus plantarum HY7714和短双歧杆菌Bifidobacterium breve B-3等益生菌可能通过调节控制紧密连接蛋白（如闭合蛋白和闭合小带蛋白-1(ZO-1)）的基因，支持皮肤弹性、水合作用和屏障完整性。
基质金属蛋白酶(MMPs)上调是衰老相关分泌表型(SASP)的特征，会降解胶原蛋白和弹性蛋白。新兴研究表明，某些益生菌可能减弱紫外线(UV)诱导的氧化应激、炎症信号传导和MMP表达。
支持该轴的饮食模式
地中海饮食强调摄入水果、蔬菜、豆类、全谷物、坚果、橄榄油和鱼类，提供单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)、多酚和益生元纤维，支持肠道、大脑和皮肤健康。NU-AGE和CORDIOPREV试验的结果证实，这种饮食模式可改善微生物多样性，增强短链脂肪酸产生，减少炎症，并加强肠道屏障功能。
高纤维植物性饮食促进短链脂肪酸产生微生物和有益代谢物（如吲哚丙酸、哌啶酸和尿石素A）的生长，这些物质调节肠道通透性并预防炎症。豆类和全谷物干预增加真杆菌Eubacterium和双歧杆菌Bifidobacterium的丰度，降低低密度脂蛋白(LDL)胆固醇，并改善血糖控制。
临床和未来应用
基于个体微生物谱和遗传学的个性化微生物组干预可包括益生菌和后生元，具有提供靶向效果同时最小化不良反应的潜力。目前正在研究某些细菌菌株及其代谢物对肠屏障完整性、犬尿氨酸通路以及全身和神经炎症的影响。多组学方法也被用于识别参与认知、情绪和皮肤生理的微生物特征和代谢物，这可以进一步支持精准营养和治疗开发。
机器学习也被用于创建特定的膳食推荐，旨在改善微生物多样性，丰富普氏菌Faecalibacterium prausnitzii、罗斯伯里亚同种菌Roseburia hominis和黄酮分解菌Flavonifractor plautii等短链脂肪酸产生分类群，并减少上皮细胞脱落。
炎症生物标志物监测
C反应蛋白(CRP)、IL-6、TNF-α和循环脂多糖(LPS)等全身标志物可用于监测与菌群失调和屏障功能障碍相关的炎症。粪钙卫蛋白和zonulin等肠道特异性指标为肠道炎症和通透性提供了额外的见解。
总之，将血液和粪便生物标志物检测与微生物组测序相结合，有潜力识别菌群失调模式，监测患者对干预措施的反应，并个性化饮食、益生菌和生活方式策略。
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