第一节　人体肠道微生态

一、人体肠道微生态的构成及功能

（一）肠道菌群的定殖和构成

肠道细菌是人体肠道微生态核心组成部分和人体肠道微生态最重要的特征之一。人体肠道中栖息着超过100万亿个肠道细菌，其种类超过1 000种，基因分析发现肠道菌群的基因总数超过500万，大约是人类基因组的150倍。不同的解剖部位，肠道细菌的数量也各不相同。研究发现，由于胃酸和肠蠕动的作用，肠道细菌主要集中在结肠和远端小肠，其密度分布随着从肠道远端向近端、从肠腔内向肠腔外两个方向递减，同时肠道菌群多样性也同向递减，其中肠道专性厌氧菌占绝对优势，肠道兼性厌氧或需氧的革兰阴性细菌只占细菌总数的0.11%。

目前人类认识的细菌多达50个门，肠道菌群主要包括厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、疣微菌门（Verruco-microbia）和梭杆菌门（Fusobacteria），其中厚壁菌门和拟杆菌门占绝对优势。厚壁菌门主要包括梭状芽孢菌（Clostridium）、乳酸菌（Lactobacillus）、胃瘤球菌（Ruminococcus）、真杆菌（Eubacterium）、柔嫩菌（Faecalibacterium）及罗氏菌（Roseburia）等菌属；拟杆菌门主要包括拟杆菌属（Bacteroides）和普雷沃菌属（Prevotella）；变形菌门的主要成员是埃希菌属（Escherichia）和脱硫弧菌属（Desulfovibrio）；放线菌门中的主要菌属是双歧杆菌（Bifidobacterium），其中多个菌种是益生菌；目前疣微菌门中的阿克曼菌属（Akkermansia）被研究得较多，梭杆菌门的主要菌属为梭杆菌属。

这些肠道细菌按照对人体的作用又可大致分为3类：①共生性细菌，宿主终身携带，菌量多，对人体有益无害，主要为专性厌氧菌，如双歧杆菌、乳酸杆菌；②条件致病菌，与宿主共栖，在一定条件下才会对宿主产生危害，如肠杆菌、链球菌和肠球菌；③致病菌，含量极少，肠道微生态平衡时不会致病，如变形杆菌、梭菌、假单胞菌、葡萄球菌。

人类从出生就开始建立肠道微生态系统，新生儿体内的微生物主要来自母体。有研究认为，在孕期内，母体肠道中的特异性菌株即可通过胎盘直接传递给胎儿，定殖于胎儿结肠，肠道微生态系统开始初步构建，并在婴儿出生后2周内完成初步演替。婴幼儿出生后，肠道微生态由最初的需氧菌与兼性厌氧菌为优势菌群，由分娩时母体羊水、产道和粪便等移植到新生儿肠道的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和链球菌等兼性厌氧微生物的增殖，造成肠道的厌氧环境，逐渐转变为专性厌氧菌为优势菌群，如拟杆菌和双歧杆菌。母乳喂养可将母体的菌群转向至婴儿体内，同时，母乳中的微生物、低聚糖、免疫物质等调节婴儿肠道菌群，抑制病原微生物的增殖。哺乳期结束后，逐渐添加辅食，母乳喂养的婴儿1周岁时肠道菌群的定殖基本完善，同时饮食逐渐向成人饮食模式转变，3周岁时肠道菌群基本接近成年人。因此，婴幼儿期是肠道菌群的定殖和发育的重要阶段，将对婴幼儿乃至对成年以后的营养、代谢及免疫发育发生重要影响。进入成年期后的肠道菌群比较稳定，但当进入老年期时，一些生理功能包括免疫系统功能的改变将显著影响肠道菌群的组成，具体表现为有益菌减少。

（二）肠道菌群的主要生理功能

1.构成肠黏膜的生物屏障

肠黏膜屏障包括机械屏障、生物屏障、化学屏障及免疫屏障，具有消化、吸收和防御功能。除生物屏障外，其他几个肠道黏膜屏障主要受宿主的遗传因素控制，而生物屏障则受宿主所在的生态环境影响，4个屏障之间相互协作，共同维护肠道环境的稳态。人体的肠道菌群作为肠黏膜生物屏障的重要组成部分，在抵御外来病原微生物的入侵，维持肠道内环境稳定和微生态平衡中起着重要作用。肠道菌群在代谢过程中产生短链脂肪酸、乳酸、细菌素等，降低肠道pH，抑制外来微生物的入侵和繁殖，从而使这些细菌产生的有害代谢产物减少。

2.合成和代谢营养物质

由于缺乏某些酶和生化途径，人体自身难以分解多糖、寡聚糖和糖蛋白等非消化性物质。定殖于人体肠道的微生物群落可将这些不易分解的物质发酵生成短链脂肪酸为宿主提供能量，同时也为肠道微生物的生长繁殖提供营养物质。肠内正常微生物如双歧杆菌、乳杆菌、大肠杆菌等能合成多种人体生长发育必需的维生素，如维生素B、维生素K等，并参与碳水化合物、蛋白质和脂质的代谢，帮助肠道消化吸收这些营养物质。

3.参与机体的免疫功能

肠道作为人体第一大免疫系统，肠道菌群与宿主免疫系统的相互作用是多方向、交互式的化学交流传递通道。肠道菌群通过其本身或细胞壁成分（磷酸壁、脂多糖等）刺激宿主免疫系统，活化免疫细胞（T细胞、B细胞等），从而增加抗体分泌、调节淋巴细胞的吞噬作用以及增加干扰素的分泌等增强宿主的免疫功能。正常的肠道菌群可参与肠黏膜免疫系统的调控，通过刺激肠道黏膜，激活黏膜免疫产生分泌型免疫球蛋白A（secretory IgA，sIgA），从而抵御有害微生物的侵袭与感染。对健康中老年人的研究发现，部分肠道菌群和血液IgA水平及CD8⁺ T细胞存在显著的正相关，但是和CD4⁺ T细胞及CD4⁺/CD8⁺负相关，表明肠道菌群可能与机体的免疫功能存在密切的关系。

4.维持消化道正常功能

肠道菌群主要位于下消化道结肠及直肠中，与消化道的关系最为密切，健康肠道菌群中厚壁菌和拟杆菌为主要菌群，其在消化食物时产生的代谢产物具有抗炎作用，可限制氧气和硝酸盐的产生而抑制兼性厌氧菌的过度繁殖。肠道菌群失衡与许多消化道疾病存在联系，如炎症性肠病、肠易激综合征、功能性消化不良和结直肠癌等，消化道疾病通常伴有肠道优势菌群的数量下降，因此肠道微生态的稳定对维持消化系统的正常工作有着重要的影响。

二、人体肠道微生态与健康的关系

肠道微生态与人体健康密切相关，肠道微生物帮助宿主消化吸收食物中的营养成分，利用部分代谢产物以及肠道黏液等进行新陈代谢活性并维持自身的数量平衡，通过自身的各项生理活动在多个方面影响宿主的健康。宿主借助微生物来降解一些自身不能分解利用的物质，同时产生人体必需的氨基酸、维生素、短链脂肪酸等功能物质为宿主所用。目前国内外大量研究表明，肠道菌群与多种疾病有关，肠道微生物能够从宿主的免疫系统、能量代谢、神经行为的肠-脑轴等多种途径影响机体的健康（图12-1）。

（一）人体肠道微生态对免疫功能的影响

一般来说，人体胃肠道可容纳高达70%的淋巴细胞群，是人体内最大的免疫器官，在调节免疫稳态中起到重要作用。肠道免疫系统由肠上皮细胞、菌膜、肠上皮内淋巴细胞、固有层淋巴细胞及派氏淋巴结等组成。肠道免疫的诱导物是肠道菌群和食物源抗原。研究表明，肠道菌群的建立过程几乎和免疫系统的完善同步进行，肠道微生物的定殖能促进肠道内免疫系统的发育与成熟。人体肠道微生态的平衡和免疫系统的建立以及功能的正常发挥紧密相连，健康的肠道菌群可增强人体的免疫功能。

1.肠道菌群促进肠道免疫系统的发育和成熟

肠黏膜免疫系统可有效防止细菌、毒素等病原体穿过上皮细胞向体内扩散，同时可辨别病原体和“无害”抗原，并产生对前者防御和对后者耐受的正常免疫反应。人出生后，随着在肠道定殖的微生物数量及种类的迅速增加，黏膜免疫系统结构发生变化，免疫细胞逐渐分化且数量增加，使肠道黏膜免疫系统的发育逐渐成熟。

动物实验证明，早期生活中的微生物定殖对免疫系统的最佳发育是必需的。与常规饲养的小鼠相比，无菌小鼠在没有微生物的情况下，肠黏膜免疫不发达，体内存在较小的肠系膜淋巴结和派氏淋巴结，免疫细胞数量减少，导致抵抗致病菌的能力减弱。同时，有研究发现，菌群可分泌信号交流分子促进菌群定殖和宿主信号传递基因的表达。

2.肠道菌群调控机体免疫细胞的分化

肠道菌群可调控T、B淋巴细胞的分化。T细胞主要介导细胞免疫，调节性T细胞（Treg）、辅助性T细胞17（Th17）均为T细胞亚群，Treg的主要作用是维持肠道黏膜免疫的稳态。肠道微生物可通过产生短链脂肪酸，增加Treg的数量。机体可通过调节Th17和Treg间的平衡来防止肠道免疫系统对肠道菌群的异常免疫反应（炎性反应），Th17和Treg间必须保持平衡来限制过强的免疫反应，否则会直接影响肠道微生态的平衡。肠道微生物参与Th17的分化，Th17细胞可分泌白介素17（interleuki-17，IL-17）和IL-22，在保护宿主尤其是肠黏膜表面免受细菌和真菌感染方面具有重要作用。

B细胞主要介导体液免疫，B细胞可在外来抗原（细菌、病毒、食物相关性抗原等）的刺激下分化为浆细胞，浆细胞可合成、分泌免疫球蛋白（IgG和IgA）执行机体的体液免疫。肠道微生物在诱导B细胞合成与释放sIgA的过程中起关键作用，而sIgA也可反过来影响肠道菌群的组成和功能，其分泌减少可导致细菌的过度生长。

3.肠道菌群调节细胞因子的生成

细胞因子是由免疫细胞产生的，具有调节固有免疫和适应性免疫、炎症及血细胞生成的活性小分子蛋白质，可分为白介素、肿瘤坏死因子、干扰素、生长因子和趋化因子等。某些梭状芽孢杆菌有助于Treg的增殖和分化，通过刺激固有层淋巴细胞和T细胞，诱导产生细胞因子IL-22，促进杯状细胞分泌黏液来保护肠上皮屏障，降低外界抗原进入机体的可能性。双歧杆菌能通过刺激免疫细胞分泌IL-1和IL-6来促进B淋巴细胞的分化成熟，增强NK细胞的杀伤功能和T淋巴细胞的增殖。

（二）人体肠道微生态对能量代谢的影响

机体从外界摄取的营养物质包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、微量元素、水及维生素等，其中碳水化合物、脂肪、蛋白质是人体的主要能量来源。人体肠道微生物参与宿主的能量代谢，调控碳水化合物、脂肪、蛋白质等在肠道的消化吸收，从而影响人体的健康和疾病的发生发展。

1.碳水化合物

肠道菌群将人体内膳食纤维（如抗性淀粉、寡聚糖、菊粉）和内源性肠黏液等非消化性底物进行发酵降解，为宿主提供能量。在结肠厌氧菌的作用下，发酵成短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs），主要包括乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。SCFAs是最重要的肠道细菌产物之一，并且影响着人体的能量消耗与肠道动力。不同的肠道菌群产生不同种类的SCFAs，拟杆菌门主要生成乙酸盐和丙酸盐，而厚壁菌门主要生成丁酸盐。

碳水化合物被消化后，肠道微生物将其发酵产生短链脂肪酸，丁酸可通过刺激脂肪细胞中瘦素的产生和诱导由肠道细胞分泌胰高血糖素样肽-1进而调节能量代谢。丁酸盐是人体结肠细胞的主要能量来源，可诱导肠癌细胞凋亡，激活肠道糖异生，促进葡萄糖和能量的平衡，预防肠道菌群失调。丙酸盐转移至肝脏，通过与肠道脂肪酸受体的相互作用调节糖异生和饱腹感信号；乙酸盐是最丰富的SCFAs，也是其他细菌生长的必需代谢物，到达用于胆固醇代谢和脂肪生成的外周组织，并可能在中枢食欲调节中发挥作用。随机对照试验结果表明，SCFAs产量增加与饮食诱导的肥胖降低和胰岛素抵抗降低相关。动物实验显示，丁酸盐和丙酸盐可能通过控制肠道激素，减少小鼠的食欲和食物的摄入量。

2.脂肪

近年许多研究发现，肠道菌群的失衡与肥胖、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝和高脂血症等脂质代谢紊乱性疾病的发生发展有着密切的联系。对比肥胖人群与非肥胖人群，发现肥胖个体更易表现出肠道菌群多样性低、胰岛素抵抗、血脂异常和慢性炎症等症状。从人类和动物研究中积累的数据表明，肠道微生物可通过多种直接或间接的生物学机制影响宿主的脂肪代谢。肠道菌群产生的信号分子对肝脏脂质和胆汁代谢、胆固醇逆转运、能量消耗和胰岛素敏感性产生有效作用。

脂肪的代谢主要是经各种酶和胆汁酸的作用，水解成甘油、脂肪酸等。肠道微生物产生的酶可促进胆汁酸代谢，如乳酸菌可通过产生胆盐水解酶分解胆汁盐，产生作为信号分析和代谢调节剂的非结合胆汁酸和继发性胆汁酸，从而影响宿主的代谢通路。肠道菌群可直接代谢胆固醇，某些肠道微生物可产生胆固醇氧化酶，加速胆固醇的降解。不仅如此，正常肠道菌产生的初级胆汁酸水解酶能将结合胆汁酸转变成游离胆汁酸，影响胆汁酸的肠肝循环，使血中的胆固醇更多地被转化，从而降低血胆固醇。肠道微生物代谢的其他重要产物也可影响人体健康，如三甲胺和吲哚丙酸。肠道微生物合成胆碱，胆碱代谢成三甲胺，三甲胺在肝脏被氧化成三甲胺氮氧化物，这与动脉粥样硬化和主要不良心血管事件的风险增加相关。降低胆碱的生物利用度可能导致非酒精性脂肪肝和改变糖代谢。吲哚丙酸与膳食纤维摄入量密切相关，并具有强效的体外自由基清除活性，这可能会降低2型糖尿病的发病率。

3.蛋白质

人体从食物中获得的蛋白质在蛋白酶的作用下，在胃肠道中被分解为肽和游离氨基酸，从而被肠细胞吸收并在机体的不同器官中代谢。未被小肠消化和吸收的膳食蛋白质、多肽和游离氨基酸将进入大肠，在肠道微生物的作用下进一步发酵。大肠内的蛋白酶活性主要归因于拟杆菌、链球菌和乳杆菌等。肠道微生物通过脱氨基反应代谢氨基酸来产生短链脂肪酸，也可通过脱羧反应产生胺类物质，这些代谢产物通过不同的受体和机制引发广泛的生物学功能。在体外和动物模型中，蛋白质发酵导致一些可能对宿主有毒的代谢产物的生成，如NH₃、H₂S、吲哚和胺类化合物，但正常情况下，大部分可在肠壁和肝脏中被解毒。

肠道菌群可代谢色氨酸，使其生成吲哚、吲哚乙酸、粪臭素等吲哚类物质。在机体处于正常状态或饮食蛋白质合理的情况下，这些代谢产物并不会对机体造成影响，但如果机体代谢功能异常或摄入过量蛋白质，这些吲哚类物质会在结肠内过量聚集，造成结肠上皮细胞的损伤，甚至引发结肠癌。肠道菌群通过脱硫反应可产生硫化物，正常浓度的H₂S对维持结肠细胞的生长有重要作用，过量的H₂S浓度可抑制结肠上皮细胞呼吸并引起DNA损伤。由于其亲脂性，H₂S可穿透结肠上皮细胞的生物膜，抑制线粒体电子传递链的末端氧化酶—细胞色素C氧化酶的催化活性。

肠道微生物可通过脱羧反应生成多胺化合物，如组胺、酪胺、胍丁胺、精胺、亚精胺、腐胺和尸胺。在正常生理浓度下，这些多胺化合物可与结肠细胞内的多种大分子物质结合，影响细胞的生长和繁殖。腐胺对于癌性结肠上皮细胞的有丝分裂必不可少，而胍丁胺在体外实验中显示能减缓癌性结肠细胞的有丝分裂。NH₃是氨基酸代谢的重要产物，是肠道微生物的主要氮源。肠腔内的NH₃主要是氨基酸脱氨和尿素水解的结果。正常情况下，大多数的NH₃通过粪便排泄或在肠道中吸收并随着尿液排出体外，但随着饮食中蛋白质的增加，产生的NH₃也在肠内积累。高浓度的NH₃会抑制结肠上皮细胞中的SCFAs氧化，从而影响结肠和肠道微生物的能量供应。

（三）人体肠道微生态对认知行为的影响

认知功能是一个复杂的生理过程，包含了学习、记忆、语言、思维、精神、情感等一系列随意、心理和社会行为。最初认知功能被认为仅由中枢神经系统介导，但后来的研究发现其他系统如免疫系统也参与了认知功能的调节。近年来，随着肠道菌群的研究逐渐深入，研究者们发现无菌鼠存在许多行为学缺陷，例如活动能力增加、焦虑感减少，海马中脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）表达的增加，在通过抗生素诱导的肠道菌群紊乱模型的小鼠中也发现了认知功能障碍的存在。此外在一些临床试验中，研究者发现抑郁症或自闭症患者也存在肠道菌群紊乱的现象。这些研究证明了肠道菌群与脑部之间有着密切的关联，虽然动物实验和人群研究结果揭示了肠道菌群可通过免疫途径、内分泌途径以及代谢途径在大脑行为与认知功能发育中起到调控的作用，但肠道菌群对脑部作用的机制仍未完全阐明清楚。

脑部和肠道是一个双向调节的有机整体，常被称作为肠-脑轴（gut-brain axis）。它们的双向调节涉及肠神经系统（enteric nervous system，ENS）、神经-免疫系统、神经内分泌系统、交感和副交感神经系统、中枢神经系统以及下丘脑-垂体-肾上腺轴（hypothalamic-pituitaryadrenal axis，HPA）。目前大量研究表明肠道微生物参与了肠-脑轴的功能反应，在肠道与大脑的信息交流中起着非常重要的作用，肠道菌群影响脑部认知功能和行为的可能机制主要是通过菌群-肠-脑轴（microbiota-gut-brain axis）的5种通路来实现的。

1.肠-脑神经网络

大脑与肠道通过两个神经解剖学途径联系起来，一个是依靠脊髓中的自主神经系统（autonomic nervous system，ANS）和迷走神经进行直接的信息交流，另一个是通过ENS和脊髓中的ANS以及迷走神经之间的双向联系来进行间接的信息交流。脑部通过4个层次传递信息来控制肠道功能：第一层次是ENS；第二层次是椎前神经节；第三层次是脊髓中的ANS、脑干孤束核和迷走神经背运动核；第四层次是大脑中枢。如果这4个层次中任意一部分出现了损害或异常，都会影响脑部对肠道功能的调节。肠道菌群和脑部的双向神经交流主要是依靠迷走神经，例如，细菌可以刺激ENS的传入神经元，经过ENS和迷走神经之间的传递，这个迷走神经信号可以刺激机体产生抗炎反应来预防致病菌引起的脓毒血症。

2.神经内分泌途径（HPA轴）

肠道菌群有助于神经内分泌系统的发育成熟。肠道菌群的缺乏或者Toll样受体（toll-like receptors，TLRs）表达缺失或者降低将会影响机体对肠道致病菌产生神经内分泌反应。动物实验研究发现，当遭受刺激时，无菌小鼠的应激反应高于正常小鼠，将正常小鼠的肠道菌群移植至无菌小鼠后可部分扭转无菌小鼠增强的应激反应，而婴儿双歧杆菌可以完全扭转这种反应，故提示肠道菌群对胎儿出生后正常应激反应的产生非常重要，并且生命早期肠道菌群出现的时间是影响正常HPA轴发育的关键期。同时，一些动物实验结果表明肠道微生物能影响与应激相关的神经回路和行为。

3.肠道免疫途径

肠道免疫系统的发育依赖肠道菌群。细菌同宿主的交流可以通过许多途径，其中TLRs在宿主和细菌的交流中起着关键作用。TLRs是固有免疫系统的一员，广泛分布在神经元上，是诱导细胞因子产生的第一步。它们可区分识别肠道内共生菌和致病菌，从而介导机体对肠内细菌的免疫耐受和清除，维持肠道内环境稳态。因此，神经元也能对细菌和病毒作出免疫反应。肠道上皮细胞可以将微生物及其代谢产物运输至机体内环境，神经系统同样可以和这些细菌和病毒相互作用。

4.肠道菌群代谢途径

肠道菌群可以促进机体产生γ-氨基丁酸、5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、多巴胺和短链脂肪酸，如大脑边缘系统中5-HT受体和针对几种5-HT受体亚型的药物与认知记忆相关。此外，还有研究表明5-HT可能是调节肠道菌群-肠-脑轴中的重要因素，因此肠道菌群可以通过促进机体合成某些神经递质间接对全身包括脑部产生影响。

5.肠道黏膜屏障和血-脑脊液屏障

神经内分泌途径、肠道免疫途径和肠道菌群代谢途径这三种途径产生的物质必须通过肠道黏膜屏障和血-脑脊液屏障进入机体外周血液和脑部，从而使得肠道菌群对大脑功能产生影响。但当肠道黏膜受损时肠黏膜通透性增加，可能会影响到上述三种途径的调节功能。

（四）肠道微生态与2型糖尿病

2012年，深圳华大基因研究院等单位完成肠道微生物与2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）的宏基因组关联分析，鉴定并验证了大约60 000个T2DM相关肠道微生物标志物，发现T2DM患者为中度肠道微生物菌群失调，产丁酸盐细菌丰度降低，而各种条件致病菌丰度升高，且细菌还原硫酸盐和抗氧化应激能力增强。该研究是世界范围内第一个对肠道微生物进行宏基因组关联分析的成功典范，不仅从物种、功能及生态群落上详尽展示了肠道微生物与T2DM的关联特征，而且还令人信服地指出肠道微生物可以用来对T2DM进行风险评估。开始于2014年的人类微生物组整合计划，将微生物组与糖尿病前期列为三大重点关注领域之一，对健康和血糖调控受损者随访4年，发现影响胰岛素抵抗的微生物有Blautia、Odoribacter、Oscillibacter和Pseudoflavonifracter，代谢产物有吲哚乳酸和马尿酸，这为糖尿病的早期诊断，以及阐释糖尿病前期的生物学机制带来启示。

目前，调节肠道菌群已经成为防治T2DM的新靶标。富含膳食纤维食物可以选择性地促进产短链脂肪酸细菌的富集，降低T2DM患者的空腹血糖、餐后血糖和糖化血红蛋白水平。食用含Lactobacillus acidophilus La-5菌和Bifidobacterium animalis subsp lactis BB-12菌的发酵乳，可以降低T2DM患者的糖化血红蛋白水平。二甲双胍与中药复方改善T2DM合并高脂血症患者糖脂代谢效应与Blautia spp菌有关。将健康人肠道菌群移植至代谢综合征患者可增加其胰岛素敏感性。

（五）肠道微生态与阿尔茨海默病

尽管肠道菌群与中枢神经系统疾病的关系备受关注，但是阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）患者的肠道菌群分析起步较晚。2017年首次报道AD患者微生物多样性、厚壁菌门和放线菌门丰度下降，拟杆菌门丰度上升。在属水平上，AD患者拟杆菌属和Lachno-clostridium丰度降低，Subdoligranulum丰度增加。认知受损且脑部出现淀粉样变性老人的直肠真杆菌和脆弱拟杆菌丰度下降，埃希氏杆菌属和志贺氏菌属丰度上升。在轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）阶段，肠道菌群已发生与AD相似的改变，表现为拟杆菌属丰度降低，埃希氏菌属和乳杆菌属丰度增加，而且简易精神状态量表（mini-mental state examination，MMSE）得分与Fusicatenibacter、布劳特氏菌属和杜尔氏菌属丰度呈负相关，与粪杆菌属、丁酸梭菌属和Hungatella丰度呈正相关，颞叶内侧萎缩程度与阿克曼氏菌属丰度呈正相关。从认知正常、MCI到AD，肠杆菌科丰度逐渐增加，基于肠杆菌科变化所建立的预测模型可以有效区分这三类人群。

肠道菌群的改变也会进一步影响胆汁酸、氧化三甲胺、短链脂肪酸和维生素K等代谢产物的水平。AD患者血清胆酸含量下降，脱氧胆酸、甘氨脱氧胆酸和牛磺脱氧胆酸含量上升，脑脊液Aβ₄₂水平与甘氨脱氧胆酸/胆酸、牛磺脱氧胆酸/胆酸和甘氨石胆酸/鹅脱氧胆酸呈负相关，脑脊液磷酸化tau水平与甘氨鹅脱氧胆酸、甘氨石胆酸和牛磺石胆酸含量呈正相关。AD和MCI患者脑脊液氧化三甲胺水平升高，而且与磷酸化tau、总tau、磷酸化tau/Aβ₄₂和轴索变性呈正相关。MCI患者脑脊液Aβ₄₂水平与丙酸和丁酸含量呈负相关。老年人MMSE得分与甲基萘醌4、8、9和10的水平呈正相关。