神经递质是一类化学信使，它通过化学突触将信号从一个神经元传递到另一个神经元、肌细胞或腺细胞。常见的神经递质包括血清素（5-HT）、去甲肾上腺素、多巴胺、-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, GABA）等，它们对大脑和行为具有重要作用。

（1）肠道菌群调节神经递质信号

目前已经证明肠道菌群和特定细菌可以通过控制神经递质及其受体进而调节中枢系统和外周系统中的神经递质信号。①肠道菌群可以调节中枢神经递质及其受体的表达。例如，与正常小鼠相比，无菌（germ-free, GF）小鼠在不同脑区显示出不同水平的5-HT、去甲肾上腺素、多巴胺和相关受体。此外，用鼠李糖乳杆菌JB-1灌胃正常小鼠可引起小鼠特定脑区GABA受体水平发生变化。②肠道菌群也可以调节外周神经递质水平。例如，与正常小鼠相比，GF小鼠的外周神经系统和肠道中的血清素水平降低，可以通过对GF小鼠定植产孢子菌来恢复血清素水平。此外，与正常小鼠相比，GF小鼠血清中的多巴胺和GABA水平较低。

（2）肠道菌群调节神经递质的合成

中枢和外周系统中神经递质的合成可以通过以下几种途径由肠道菌群直接产生或间接诱导产生。①肠道菌群直接产生神经递质，已有研究表明，肠道细菌可以产生大量的神经递质。例如，在体外研究中，念珠菌属、链球菌属、埃希氏菌属和肠球菌属能产生5-HT，芽孢杆菌属和沙雷菌属能产生多巴胺，埃希氏菌属、芽孢杆菌属、酵母属可以产生去甲肾上腺素，乳杆菌属可以产生乙酰胆碱，乳杆菌和双歧杆菌可以分泌GABA。此外，据推测一些肠道细菌产生的色胺可以抑制大脑中的5-HT功能，但仍有待进一步验证。②肠道菌群间接诱导产生神经递质。据估算，肠道中神经递质的总水平可能高于大脑。据报道，人体内大多数5-HT是由肠道的肠嗜铬细胞产生的。最近的研究表明，肠道菌群产生的SCFA是诱导肠嗜铬细胞产生结肠5-HT所必需的条件。众所周知，肠道的5-HT在调节结肠运动中起重要作用。

然而，肠道菌群或肠道产生的神经递质是否影响以及如何影响中枢神经系统功能尚不清楚。虽然一些肠道中的神经递质，如5-HT、GABA和多巴胺不能穿过血脑屏障，但这些肠道神经递质可能作用于迷走神经或影响外周信号，最终影响脑功能。

（3）肠道菌群产生的代谢物可以作为合成中枢神经系统神经递质的前体物质

例如，由肠道菌群产生的色氨酸可以穿过肠道屏障和血脑屏障，随后抵达中枢神经系统用于合成神经递质。