《Nature Communications》：Habitual coffee intake shapes the gut microbiome and modifies host physiology and cognition
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【编辑推荐】咖啡如何通过肠道影响大脑？本研究聚焦 microbiota–gut–brain axis，揭示习惯性咖啡摄入改变肠道菌群（如 Cryptobacterium、Eggerthella）及代谢物（IPA、I3A、GABA），进而影响宿主 impulsivity 与 memory。部分代谢组变化在戒断后可逆，且 decaffeinated coffee 同样诱发急性改变，提示非 caffeine 机制的关键作用。
清晨的一杯咖啡，对现代人而言不仅是提神醒脑的仪式，更是维系高效工作与社交活力的“燃料”。尽管大量流行病学证据表明，适度饮用咖啡与降低2型糖尿病、帕金森病及抑郁症风险相关，且能改善认知功能，但咖啡这种复杂混合物（包含咖啡因、多酚、二萜类等）究竟如何通过“肠道”这一关键枢纽影响“大脑”的生理与行为，其具体机制仍笼罩在迷雾之中。既往研究多聚焦于咖啡因的单一作用，而忽视了咖啡全成分与宿主微生物组的复杂互作。为此，研究团队设计了一项前瞻性干预试验，旨在系统解析习惯性咖啡摄入、戒断及再引入对微生物群-肠-脑轴（Microbiota-Gut-Brain Axis, MGBA）的动态影响，并首次深入探讨了咖啡中非咖啡因成分在其中扮演的关键角色。
主要技术路线
本研究采用前瞻性三阶段设计（基线对比-戒断-再引入），招募31名咖啡饮用者（CD）与31名非饮用者（NCD）。核心技术手段包括：针对粪便样本的宏基因组学（Shotgun Metagenomics）解析菌群结构与功能；靶向/非靶向代谢组学（Metabolomics）定量微生物衍生代谢物（如IPA、GABA）及咖啡相关代谢物；结合神经心理学量表（认知、情绪、冲动性）评估行为表现；并通过ADORA2A基因分型（rs2298383, rs5751876）控制个体对咖啡因敏感性的遗传背景差异。
研究结果
咖啡摄入改变肠道微生物群落结构与功能
宏基因组学分析显示，咖啡饮用者（CD）与非饮用者（NCD）的粪便微生物组成存在显著差异。CD组中，Cryptobacterium 和 Eggerthella 等菌属的相对丰度显著升高。功能注释进一步揭示，咖啡摄入重塑了微生物的代谢潜能，影响了包括色氨酸代谢、短链脂肪酸（SCFA）合成等关键通路。
关键代谢物的动态变化与行为关联
代谢组学检测发现，CD组粪便中的微生物衍生代谢物吲哚-3-丙酸（Indole-3-propionic acid, IPA）、吲哚-3-甲醛（Indole-3-carboxyaldehyde, I3A） 及神经递质 γ-氨基丁酸（GABA） 水平显著降低。行为学评估呈现矛盾现象：CD组表现出更高的冲动性（Impulsivity）和情绪反应性（Emotional Reactivity），而NCD组则在记忆任务中表现更优。整合模型筛选出9种核心代谢物（包括咖啡因、茶碱、酚酸等），它们作为桥梁分子，将特定的微生物物种与认知指标紧密关联。
戒断与再引入揭示代谢可逆性与非咖啡因机制
在14天戒断期后，部分因咖啡摄入而改变的粪便代谢物水平出现恢复，表明咖啡对代谢组的影响具有一定可逆性。尤为关键的是，在后续21天的再引入阶段，无论是含咖啡因还是脱咖啡因咖啡（Decaffeinated Coffee），均能独立于咖啡因成分，快速引发肠道微生物组的急性改变。这一发现强有力地证实，咖啡中的非咖啡因组分（如绿原酸等酚类物质）在调节肠道微生态中发挥着不容忽视的驱动作用。
结论与意义
本研究通过多组学整合分析，首次在人体层面系统描绘了习惯性咖啡摄入通过微生物群-肠-脑轴影响宿主生理与认知的动态图谱。研究证实，咖啡对肠道菌群及代谢物的调节作用部分独立于咖啡因，主要由咖啡中的多酚等植物化学物介导。这些发现不仅为咖啡的健康效应提供了新的机制解释（即“肠道菌群作为咖啡作用的新靶点”），也提示未来通过调控肠道菌群来干预咖啡相关认知效应的可能性。该研究发表于 Nature Communications，为理解饮食-微生物-大脑的复杂互作提供了重要范式。
