震惊！下丘脑竟能“遥控”肠道菌群，大脑与肠道的神秘联系被发现啦！

肠道菌群一直被视为人体的“第二基因组”，这些居住在我们肠道内的数万亿微生物，不仅参与食物消化、营养合成，还与免疫调节、心理健康等息息相关。而脑-肠轴，作为连接大脑和肠道的复杂网络，近年来更是成为科研热点。以往的研究大多聚焦于肠道菌群如何“上行”影响大脑，比如通过代谢产物、神经信号等方式调节情绪和认知功能；却鲜少有人探索大脑能否“主动出击”，对肠道菌群进行快速调控。

2025年4月22日，西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学Ruben Nogueiras教授及其研究团队等在Nature Metabolism上在线发表题为“Rapid modulation of gut microbiota composition by hypothalamic circuits in mice”的研究性文章，揭示了脑-肠轴通过神经-菌群互作动态调控能量代谢，为代谢疾病（如肥胖）中菌群干预提供了“快速可逆调控”的新靶点和时间窗概念。

图1 文献基本信息

下丘脑作为大脑中调节体内平衡的关键区域，拥有丰富的神经连接和内分泌功能，研究人员猜想，它或许就是大脑与肠道菌群之间快速通讯的“指挥官”。为了验证这一猜想，研究团队以小鼠为实验对象，运用前沿的光遗传学技术和化学遗传学技术。光遗传学技术就像是给神经细胞装上了 “光控开关”，通过特定波长的光照射，能精准激活或抑制小鼠下丘脑中特定的神经回路；化学遗传学技术则借助特定的药物，实现对神经细胞活性的远程调控。同时，研究人员使用16S rRNA基因测序技术，对小鼠粪便样本中的肠道菌群组成进行详细分析，以此追踪菌群结构的动态变化。

实验发现，当激活小鼠下丘脑中调控摄食行为的AgRP神经元时，短短20 分钟，小鼠肠道内的菌群组成就发生了显著改变。一些与能量代谢相关的细菌丰度明显上升，比如阿克曼菌（Akkermansia），这种细菌被认为对维持肠道屏障功能、改善代谢健康具有重要作用；而某些潜在的有害菌丰度则有所下降。进一步研究还发现，这种菌群变化并非由饮食摄入或肠道蠕动速度改变所导致，而是下丘脑神经回路直接作用的结果。此外，研究人员还发现，不同的下丘脑神经回路对肠道菌群的调控具有特异性，激活调控应激反应 POMC神经元，引发的菌群变化模式与激活AgRP神经元截然不同。

该研究发现化学遗传学激活POMC神经元可显著改变十二指肠菌群，抑制AgRP神经元影响空肠和盲肠，表明下丘脑-肠轴通过特定神经环路快速调节菌群结构。中枢注射瘦素引发肠道菌群变化与POMC激活相似，伴随十二指肠交感神经递质（肾上腺素）升高，而高脂饮食通过削弱瘦素信号阻断此效应。该研究表明下丘脑神经元活动（如POMC激活）及代谢激素（瘦素/胃饥饿素）可快速（2-4小时）重塑肠道菌群组成，且该调控具有肠道区域特异性，依赖交感神经通路并受肥胖抑制，揭示了脑-肠轴通过神经-菌群互作动态调控能量代谢，为代谢疾病（如肥胖）中菌群干预提供了“快速可逆调控”的新靶点和时间窗概念。

图2 AgRP 和 POMC 神经元的活性调节影响肠道微生物群组成

图3 中枢生长素释放肽或瘦素给药导致肠道微生物群组成的快速变化

图4 瘦素信号传导是诱导肠道微生物群短期改变所必需的

未来，我们或许可以通过调节下丘脑神经回路，间接调整肠道菌群，为代谢性疾病的治疗开辟新的途径。此外，对于一些精神类疾病，如抑郁症、焦虑症等，既然肠道菌群能影响大脑功能，那么反向通过调节下丘脑 - 肠道菌群轴，也可能成为改善患者症状的潜在治疗策略。虽然目前的研究是在小鼠模型上进行的，但它也提醒我们，大脑的情绪和压力状态可能会通过下丘脑，快速影响肠道菌群。长期的焦虑、压力过大，或许不仅会让人 “茶不思饭不想”，还可能悄悄改变肠道内微生物的 “小世界”，进而影响整体健康。所以，保持良好的心态，学会释放压力，不仅对心理健康有益，对肠道健康同样至关重要。

这项关于下丘脑与肠道菌群的研究，为我们揭示了大脑与肠道之间奇妙而复杂的联系。随着研究的深入，我们有望解锁更多脑肠轴的奥秘，为人类健康带来更多创新的干预手段。未来，脑肠轴的研究还会给我们带来哪些惊喜？让我们拭目以待！

 参考文献：Miriam Toledo, Sara Martinez-Martinez, Matthias Van Laudo, et al. Rapid modulation of gut microbiota composition by hypothalamic circuits in mice. Nature Metabolism.2025-04-22;doi:10.1038/s42255-025-01280-3