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功能医学与情绪系列——肠道-免疫-大脑(中)生理学基础

 rwm1110 2018-08-22



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上期讲了肠道和免疫的关系,那免疫和大脑之间又是如何相互影响呢?下丘脑、海马斑萎、杏仁核、迷走神经传入、脊髓和脑干一直延续下来,通过神经支配免疫系统(脾脏、骨髓、肠道肠神经等),大脑与免疫系统之间进行信息传递和沟通。另外神经会分泌神经递质,通过神经内分泌影响远端的胸腺、免疫细胞、小胶质细胞、骨髓等等,它们之间进行信息交换。


下丘脑、垂体、脑干一直往下延伸到脊髓,作用在炎症的受体和靶器官,也通过神经内分泌来调节肠道功能,肠道-免疫-大脑之间的调节机制错综复杂,举例说明:小胶质细胞在中枢系统的作用和巨噬细胞类似,巨噬细胞有吞噬作用,吞噬外来细菌或内源性有害物质。中枢神经系统中小胶质细胞可以清除坏死神经元、斑块和其他有害物质,但是,如果机体炎症水平高,导致小胶质细胞产生过多,小胶质细胞有神经毒性作用,释放神经毒性因子来破坏神经元细胞(机制见图1)。因此,免疫会影响到神经系统的功能。


图1炎症通过激活小胶质细胞损伤神经元细胞


大脑-肠道轴


肠道被称为人体“第二大脑”。'第二大脑'实际上也就是肠道内的神经系统,由分散在食管、胃、小肠、结肠组织上的神经元、神经传感器和蛋白质组成。与头颅中的大脑工作原理一样,它们相互之间也快速传递着信息,独立地感知、接受信号,并作出相关的反应,使人产生'愉悦'和'不适'的感觉,但它不能像真正意义上的大脑那样具有思维功能。


图2 大脑-肠道作用“接口”


常见的肠道功能异常与大脑感受的压力应激有关(见图3):

IBS:肠易激综合征和神经系统有关——压力应激增加HPA活性以及交感神经系统兴奋性。

IBD:炎性肠病,CRF反应钝化,导致皮质醇和NE释放减少,

Th1细胞因子、巨噬细胞、自然杀伤(NK)细胞和细胞毒性T细胞(Tc)等的生成增加。

慢性应激:体内长期的压力导致肠道紊乱。


图3 IBS&IBD&慢性应激反应路径


大脑和肠道之间具体发生了什么?

IBS:急性应激时容易出现腹泻等消化系统症状,原因是遇到压力时,皮质醇是增加的,从而抑制Th1的免疫,会使类胰蛋白酶和组胺轻度增加,让迷走神经以及脑桥的神经细胞核活性增加,导致结肠组织出现免疫的失衡,出现腹泻等情况,这是一种非器质性疾病的状态。

IBD:炎性肠病的长期应激已经让下丘脑-垂体-肾上腺轴发生了轻度钝化,反应不那么敏感,所以对Th1抑制相对弱了一点,Th1细胞免疫启动释放一些炎症因子,所以肠道会发生炎症的改变。

慢性应激:长期的慢性压力应激存在,让下丘脑-钝化明显,细胞免疫和体液免疫都出现变化最终导致粘膜的损伤,刺激感觉神经系统,会有疼痛的变化。


肠道和情绪


1.肠道营养与神经递质代谢相关

肠道的主要功能是吸收营养物质和排出粪便,肠道功能失衡会导致参与神经递质代谢的营养物缺乏,影响正常神经递质代谢,最终产生与情绪心理相关症状,比如:维生素B6、锌等在神经递质代谢过程中都有很重要的作用(见往期微信《功能医学指导下情绪与睡眠管理(中)——神经递质失衡谷氨酸与GABA》)。氨基酸中的色氨酸是血清素的原料,如果机体受高强度物理压力和心理压力影响,体内的促炎因子增加,就会使色氨酸加速代谢变成犬尿氨酸、喹啉等,喹啉可以引起神经病变;但如果阻断促炎因子,色氨酸会向血清素转化增加,生成大量的血清素让人感到愉悦(见图4),所以肠道与神经系统之间是相互关联的。


图4 抑郁症的神经变性病变假说


2.肠道微生物与情绪相关

肠道菌群失衡会影响情绪。很多有自身免疫病的人,比如:桥本氏甲状腺炎,存在消化系统的微生物环境失衡,部分患者肠道酵母菌和真菌过度生长。在肠道酵母菌和益生菌本来是共生的,但如果大量的酵母菌超标就会使人体出现一系列复杂的反应。长期使用抗生素会破坏肠道菌群,导致酵母菌在肠道黏膜中大量繁殖,从而引起菌群失衡,一旦大量繁殖,可能难以根除(治疗耐药)。


念珠菌产生真菌毒素会损害肠细胞和干扰代谢,特别是真菌毒素是甲状腺激素的竞争性抑制剂,可能会干扰甲状腺素在体内发挥作用,干扰内分泌功能。


肠道酵母菌过度生长引发的生理失衡:

酵母菌发酵食物中的糖和淀粉产生乙醛,乙醛对机体有损害:

·   酒精/酵母代谢的化学副产物乙醛,另外,乙醛来源于燃料废气和香烟烟雾

·   乙醛对细胞和组织有毒性,必须通过酶在体内分解为乙酸

·   如果乙醛脱氢酶(受基因调控酶)功能异常(见图5),乙醛在血流中积聚,并停留在组织(脑,脊髓,肌肉,肝脏等),引起损伤


图5乙醛在体内代谢


酒精代谢也会产生乙醛,乙醛会对神经系统造成损害。酒精进入体内,通过肝脏代谢形成乙醇→乙醛→乙酸代谢出体外。肠酵母菌超标的人如果爱吃甜食或进食过多碳水化合物(主食类),肠道酵母菌发酵碳水化合物,产生乙醛,乙醛通过消化道粘膜吸收到身体里。机体内的乙醛对细胞和组织有毒性,乙醛通过乙醛脱氢酶在体内分解为乙酸,而乙醛脱氢酶是和基因有关的,部分人群调控乙醛脱氢酶基因异常,乙醛代谢功能下降,乙醛在体内会增加,停留在组织(脑、脊髓、肌肉、肝脏等),引起组织损伤。


乙醛的影响:

·    减少肝脏中的微管(细胞骨架的组成部分)

·    减少蛋白质分泌,增加在肝脏中的保留

·    VLDL的高尔基体分泌障碍

·    脂质和蛋白质积累,增加肝细胞体积

·    抑制肝脏解毒阶段II中的谷胱甘肽生成

·    刺激肝光滑内质网,增加转化为次级毒性代谢物的速率

·    增加肝脏中的胶原沉积

·    肠上皮细胞萎缩


乙醛代谢影响线粒体细胞能量的产生,细胞能量代谢产生ATP功能下降,也会影响情绪。酵母在氧气存在下将乙醇转化为乙醛,肝代谢乙醛产生毒性。发酵过程中,NADH / NAD比率升高,对ATP的生产有负面影响,也就是ATP产生不足造成心脑能量产生不足,导致情绪和神经系统的问题;NADH/NAD比率升高,还会增加乳酸盐/丙酮酸盐的比例,无氧酵解导致体内不能充分的产生能量,乳酸和尿酸又是竞争性关系,体内存在大量乳酸堆积时,竞争性抑制尿酸清除,导致尿酸升高。另外,乙醛代谢还会增加羟基类固醇/酮类固醇的比例;降低半乳糖耐量(半乳糖转化为葡萄糖);影响氨代谢,例如血清素的代谢;NADH/ / NAD比率升高时,三羧酸循环过程中抑制脂肪酸氧化,大脑细胞需要的能量主要是由脂肪酸提供;同时抑制糖酵解,ATP产生受抑制,造成疲劳以及记忆力下降等脑功能异常。


乙醛的副作用:

·    乙醛代谢消耗维生素B1和B3(烟酸)

·    停止乙酰辅酶A触发能量产生,随着乙醛的增加,细胞能量产生以剂量依赖性方式下降

·    与脑中的多巴胺发生反应,制成称为salsolinol的酚类化学物质

·    与血清素反应形成β-咔啉

·    成瘾性

·    过多的蛋白质和红细胞,会阻止红细胞弯曲和折叠穿过毛细血管,从而影响运输


乙醛对大脑情绪的影响:

·    头痛

·    脑雾(思维混沌)

·    记忆力受损

·    减少神经递质的产生(P5P消耗)

·    心情障碍 - 抑郁、焦虑、易怒、偏执狂

·    成瘾

·    细胞损伤 - 脑细胞死亡,肝细胞死亡


肠道菌群失衡在压力应激状态下,会导致脂多糖(LPS)产生增加。

LPS: ①脂质和多糖的复合物;②为革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分,脂多糖是内毒素和重要群特异性抗原(O抗原)。脂多糖由三部分组成。脂质A(Lipid A)为构成内毒素活性的糖脂,以共价键联结到杂多糖链,有两部分:一是核心多糖,在有关的株内是恒定的;另一O特异性链(O-specific chain)是高度可变的。大肠杆菌的脂多糖在实验室免疫学中是常用的B细胞促分裂因子即多克隆活化因子(polyclonal activator)。LPS的结构需借Ca2+来维持。

LPS是细菌释放的内毒素,压力应激或休克等情况下肠道内毒素的吸收增加。


LPS对机体的影响:

·  ↑炎症反应(TNFα和IL-6)

·  ↑ WBC

·  ↑ MCP-1

·  ↑HR变异性

·  ↑皮质醇

·  ↑自身免疫

·  ↑抵抗素

·  ↑脂肪细胞炎症

·  ↓胰岛素敏感性

·  ↓甲状腺功能

·  ↓改变色氨酸代谢,增加喹啉酸和犬尿酸

·  ↓褪黑素

·  通过增加ROS,↓谷胱甘肽

……

通过两期课程,我们针对肠道-免疫-大脑生理学基础进行了相关分析(见图6),由于机制非常复杂,我们无法进行详尽的讲解,主要让功能医学专业人员通过学习,建立功能医学临床思维模式,寻找每个人的个性化病因,为制定个性化干预做指导。


图6 肠-免疫-大脑功能失衡的症状相关性

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