2024年7月7日，暨南大學陳孝銀及周立兵共同通訊在Nature Communications 在線發(fā)表題為“Humid heat environment causes anxiety-like disorder via impairing gut microbiota and bile acid metabolism in mice”的研究論文，該研究使用雄性小鼠模型探索了潮濕的高溫環(huán)境對生物大腦和腸道微生物群的影響。結果表明，濕熱環(huán)境誘發(fā)的腸道菌群失調通過損害膽汁酸代謝和增強神經炎癥來加重焦慮癥的發(fā)生，益生菌給藥是這些疾病的潛在治療策略。
先前的研究表明，極端高溫和高濕度會影響情緒和行為，并增加精神分裂癥、躁狂癥和神經紊亂等疾病的發(fā)生。隨著全球變暖問題的進一步加劇，極端濕熱環(huán)境對人類負面情緒（如焦慮）的影響將進一步增加，環(huán)境變化對心理健康的影響已引起越來越多的關注。然而，尚不清楚氣候（如溫度和濕度）的變化如何導致神經精神障礙。
就診記錄顯示，在極其炎熱或潮濕的天氣里，精神病患者去急診室就診的次數增加了。有研究報道，平均溫度的上升與焦慮幾率的增加有關，平均濕度的上升與抑郁和焦慮的發(fā)生有關。氣候變化是全球健康面臨的最大威脅，這一點已經形成共識。政府間氣候變化專門委員會預測，未來幾十年，熱浪和濕熱導致應激的強度和頻率將會增加。一項來自世界各地區(qū)的薈萃分析表明高溫與心理健康相關死亡率和發(fā)病率之間呈正相關。然而，尚不清楚濕熱環(huán)境引起神經精神障礙的作用機制，也缺乏相應的干預策略。
圖1 潮濕的高溫環(huán)境引起類似焦慮的行為并破壞小鼠的皮質E/I平衡（摘自Nature Communications）
腸道微生物群是環(huán)境變化導致的疾病發(fā)生的重要因素，在一定程度上加劇疾病對宿主的負面影響。環(huán)境溫度變化可能會重組野生動物的腸道微生物群，而微生物反應涉及許多生理和病理過程。已有研究表明，長期暴露在濕熱環(huán)境中的小鼠會出現腸道微生物生態(tài)失調。中樞神經系統(tǒng)（CNS）通過腸-腦軸與腸道微生物群密切互動，以響應來自內部和外部環(huán)境的信號。越來越多的證據表明，腸道微生物多樣性的變化會導致神經系統(tǒng)疾病的發(fā)生，如自助餐廳飲食誘導的腸道微生物群（包括鏈球菌、乳酸桿菌和丁酸桿菌）下調被認為是大鼠記憶缺陷的主要原因。據報道，在小鼠模型中，腸道微生物改善也是抗抑郁治療的潛在機制。在一項臨床試驗中，從一名健康年輕人身上移植的糞便微生物群減輕了患者的焦慮和抑郁行為。由于腸道微生物群與神經功能之間的密切關系，研究特定環(huán)境條件下腸道微生物群的特征有助于探索神經精神疾病的治療策略。
腸道微生物群是參與宿主代謝產物產生和代謝調節(jié)的代謝“器官”，腸道微生物群和膽汁酸代謝之間的相互作用已被廣泛報道。初級膽汁酸由肝臟中的膽固醇合成，并由腸道細菌產生的酶進一步消化為次級膽汁酸。大多數次生膽汁酸被重吸收進入循環(huán)系統(tǒng)的血清，作為腸道和中樞神經系統(tǒng)之間交流的關鍵信號分子，調節(jié)大腦中的神經炎癥和突觸可塑性。
圖2 潮濕的高溫環(huán)境會影響腸道菌群和腸道菌群相關代謝（摘自Nature Communications ）
在本次研究中，作者通過不同條件下飼養(yǎng)的小鼠模型（濕熱環(huán)境和普通環(huán)境），研究了潮濕高溫環(huán)境對大腦和腸道微生物群的影響。使用行為測試、電生理記錄、神經遞質表達分析、神經炎癥和皮質突變基因篩查來研究神經系統(tǒng)疾病。16SrRNA測序和質譜法研究了腸道微生物群和代謝物的變化，并通過無菌（GF）小鼠的糞便微生物群移植和暴露于濕熱環(huán)境的小鼠的益生菌給藥進一步評估了其對神經系統(tǒng)疾病的影響。研究結果表明，潮濕的高溫環(huán)境損害了腸道微生物群（如鼠乳桿菌下調）和膽汁酸代謝（如石膽酸上調），并加重了神經炎癥、皮質興奮/抑制（E/I）失衡和類焦慮行為的發(fā)生。在給小鼠口服乳桿菌（Lactobacillus murinus）后，發(fā)現小鼠的腸道菌群的組成得到改善，血清硫酸（LCA）水平降低，焦慮樣行為得到緩解。電生理記錄顯示，乳桿菌給藥使小鼠皮層錐體神經元的E/I平衡得到恢復，降低了大腦中PI3K/AKT/NF-κB信號通路的激活，減了神經炎癥。總之，本研究揭示了濕熱環(huán)境通過腸道菌群對焦慮癥的影響及其機制，表明調節(jié)腸道菌群平衡是應對環(huán)境壓力引起的焦慮障礙的潛在治療策略。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49972-w
何霖生物
專注腸道菌群與疾病相關性研究
歡迎關注我們公眾號
返回搜狐，查看更多
責任編輯：
