肠道微生物代谢物对宿主有着广泛而重要的影响，主要包括以下几个方面：
一、对免疫系统的影响
调节免疫细胞发育与功能
短链脂肪酸（SCFAs），如乙酸、丙酸和丁酸，是肠道微生物发酵膳食纤维的主要代谢产物。丁酸能够促进调节性 T 细胞（Tregs）的分化和功能。Tregs 在维持肠道免疫耐受和免疫稳态中发挥关键作用，可以防止过度的免疫反应，例如抑制自身免疫疾病的发生。例如，在炎症性肠病（IBD）患者中，肠道内丁酸产生菌的减少与疾病的发生和发展密切相关。
SCFAs 还可以通过调节巨噬细胞的功能来影响免疫反应。巨噬细胞是免疫系统的重要组成部分，能够吞噬病原体并调节炎症反应。SCFAs 可以诱导巨噬细胞产生抗炎细胞因子，如白细胞介素 - 10（IL - 10），从而减轻炎症。
增强肠道屏障功能
肠道微生物代谢物有助于维持肠道黏膜屏障的完整性。例如，一些微生物代谢产生的多胺（如腐胺、精胺和亚精胺）可以促进肠上皮细胞的增殖和分化，加强肠道黏膜的物理屏障。
紧密连接蛋白是维持肠道上皮细胞间紧密连接的关键成分，而微生物代谢物能够调节这些蛋白的表达。如丁酸可以增加紧密连接蛋白如 occludin 和 claudin - 1 的表达，防止有害物质（如细菌、毒素）通过细胞间隙进入体内，减少炎症和感染的风险。
二、对代谢的影响
能量代谢调节
SCFAs 是宿主重要的能量来源。例如，丙酸可以在肝脏中被代谢，通过糖异生途径生成葡萄糖，为宿主提供能量。丁酸可以被肠上皮细胞摄取利用，为细胞代谢提供能量，促进肠上皮细胞的正常功能和更新。
胆汁酸是由肝脏合成并分泌到肠道的一类代谢产物，肠道微生物可以对胆汁酸进行代谢转化。胆汁酸的代谢产物可以调节宿主的能量代谢。例如，某些胆汁酸代谢产物可以激活肝脏和棕色脂肪组织中的受体，如法尼醇 X 受体（FXR）和 TGR5 受体，从而调节脂质和葡萄糖代谢。激活 FXR 可以改善胰岛素敏感性，调节脂肪代谢，减少脂肪在肝脏中的沉积。
脂代谢调节
肠道微生物代谢物可以影响宿主的脂质代谢。例如，三甲胺 - N - 氧化物（TMAO）是肠道微生物代谢胆碱、肉碱等物质产生的产物。高水平的 TMAO 与动脉粥样硬化等心血管疾病密切相关。TMAO 可以促进胆固醇在巨噬细胞中的积累，加速泡沫细胞的形成，从而增加心血管疾病的发病风险。
一些微生物代谢产生的共轭亚油酸（CLA）具有降低血脂的作用。CLA 可以减少脂肪细胞的大小，降低血液中甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇（LDL - C）的水平，同时增加高密度脂蛋白胆固醇（HDL - C）的水平，对心血管健康有益。
三、对神经系统的影响
神经递质调节
肠道微生物可以合成多种神经递质，如 γ- 氨基丁酸（GABA）、血清素（5 - HT）等。大约 90% 的 5 - HT 是在肠道中合成的。肠道微生物可以通过代谢色氨酸来影响 5 - HT 的合成。例如，某些肠道细菌可以将色氨酸转化为 5 - HT 的前体物质，进而影响中枢神经系统（CNS）的功能。
GABA 是一种重要的抑制性神经递质。肠道微生物产生的 GABA 可以通过肠 - 脑轴影响大脑的神经活动。例如，在焦虑和抑郁等情绪障碍中，肠道微生物群紊乱导致 GABA 水平异常，可能与疾病的发生机制有关。
影响神经发育和行为
肠道微生物代谢物在早期神经发育中发挥重要作用。在生命早期，微生物代谢物可以影响大脑的神经连接和髓鞘形成。例如，SCFAs 可以通过调节血脑屏障的通透性，促进神经生长因子等营养物质进入大脑，支持神经发育。
肠道微生物代谢物也与宿主的行为有关。研究发现，改变肠道微生物组成及其代谢产物可以导致动物行为的改变，如焦虑样行为、认知功能等。例如，在无菌小鼠模型中，补充特定的微生物代谢物可以改善其认知缺陷，这表明肠道微生物代谢物对大脑功能和行为有着深远的影响。