综述：色氨酸代谢与肠脑轴：聚焦特定肠道微生物菌属

这篇综述系统阐述了色氨酸（Trp）代谢与肠脑轴（GBA）的三角关系，重点解析了特定肠道菌属（如拟杆菌属、梭菌属、乳杆菌属等）通过5-羟色胺（5-HT）、犬尿氨酸（KYN）和吲哚衍生物通路调控宿主神经和免疫功能的机制，并探讨了益生菌、饮食干预等靶向肠道菌群改善GBA相关疾病（如肠易激综合征、抑郁症、自闭症）的潜在策略。

　　

1. 引言

色氨酸（Trp）作为必需氨基酸，需通过饮食摄取，其代谢产物在肠脑轴（GBA）中扮演关键角色。Trp通过三条主要途径代谢：5-羟色胺（5-HT）通路合成神经递质血清素；犬尿氨酸（KYN）通路生成神经活性物质如犬尿喹啉酸（KYNA）和喹啉酸（QA）；肠道菌群直接转化Trp为吲哚、吲哚丙酸（IPA）等衍生物。这些代谢物通过神经、内分泌和免疫途径介导脑肠双向通讯，影响神经系统疾病和胃肠道功能。

2. 肠道微生物-Trp代谢-GBA的三角关系

2.1 肠道微生物在GBA中的作用
肠道菌群通过代谢产物（如短链脂肪酸、神经递质）调控宿主生理。无菌小鼠研究表明，菌群缺失导致中枢神经系统（CNS）发育异常和焦虑样行为，而特定益生菌（如婴儿双歧杆菌）可恢复血清素水平，调节下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴活性。

2.2 肠道微生物与Trp代谢
不同菌属通过独特途径影响Trp代谢：

• 拟杆菌属（如B. thetaiotaomicron）产生吲哚乙酸（IAA）和IPA，激活芳香烃受体（AHR），调节T细胞分化，缓解炎症性肠病。
• 梭菌属（如C. butyricum）代谢Trp生成吲哚乳酸（ILA），改善肥胖并增强肠屏障功能。
• 乳杆菌属（如L. reuteri）合成吲哚-3-醛（I3A），通过AHR-CD8⁺T细胞轴抑制肿瘤生长。
• 双歧杆菌属（如B. longum）在婴儿肠道中富集，分泌ILA抑制致病菌定植。

3. GBA与Trp代谢的互作机制

3.1 5-HT通路
肠道嗜铬细胞（ECs）合成占全身90%的5-HT，调节胃肠蠕动和神经发育。外周5-HT无法透过血脑屏障（BBB），但Trp的跨BBB运输影响中枢5-HT合成，与抑郁症和自闭症相关。

3.2 KYN通路
IDO1/TDO酶将Trp转化为KYN，进一步代谢为神经保护性KYNA或神经毒性QA。KYN/KYNA失衡与多发性硬化（MS）和阿尔茨海默病（AD）的神经炎症密切相关。

3.3 吲哚衍生物
菌群代谢的吲哚通过激活AHR和G蛋白偶联受体（GPR35），调节肠内分泌细胞分泌胰高血糖素样肽-1（GLP-1），并经由迷走神经影响脑区奖赏回路。

4. Trp代谢与GBA相关疾病及干预策略

4.1 肠易激综合征（IBS）
患者肠道菌群中乳杆菌减少，KYNA/KYN比率降低，导致内脏高敏感。益生菌（如B. lactis）可改善胃肠传输和症状。

4.2 自闭症（ASD）
ASD患儿Trp代谢偏向QA生成，伴随肠道菌群紊乱。低FODMAP饮食和粪菌移植（FMT）可缓解行为异常。

4.3 抑郁症
血清素减少和KYN通路激活是核心特征。补充L. helveticus和B. longum可降低KYN/Trp比率，改善抑郁评分。

4.4 神经退行性疾病
AD患者脑中QA积累促进β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积，而KYNA通过上调脑啡肽酶清除Aβ。抑制色氨酸2,3-双加氧酶（TDO）可能成为治疗靶点。

4.5 干预策略

• 益生菌：如L. rhamnosus MN-431通过PXR/AHR通路增强肠屏障。
• 饮食：高纤维饮食促进菌群产生有益吲哚代谢物。
• 纳米技术：光敏乳酸菌靶向递送代谢物精准调控脑功能。

5. 结论

Trp代谢与GBA的交互为神经-免疫-代谢疾病提供了多靶点干预窗口。未来需深入解析菌株特异性代谢网络，开发个性化微生物疗法。