-動物之間的社會互動介導(dǎo)著基本的行為，包括交配、養(yǎng)育和防御。而腸道微生物群有助于促進(jìn)小鼠的社會活動，但調(diào)節(jié)這種復(fù)雜行為的腸道-大腦關(guān)聯(lián)及其背后潛在的神經(jīng)基礎(chǔ)，研究人員并不清楚。近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Microbiota regulate social behaviour via stress response neurons in the brain”的研究報告中，來自加州理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究在小鼠機(jī)體中識別出了腸道菌群和社會行為之間的神經(jīng)關(guān)聯(lián)；研究人員發(fā)現(xiàn)，生活在小鼠腸道中的細(xì)菌群落對于小鼠表現(xiàn)出正常的社會行為至關(guān)重要；而被培育出的無菌且沒有腸道微生物組的小鼠則會表現(xiàn)出不同的反社會行為，比如會避開陌生的小鼠而不是與其互動，那么腸道菌群如何影響動物的行為呢？換句話說，從腸道菌群到大腦再到行為改變，在分子和細(xì)胞水平上到底發(fā)生著怎樣的事件鏈？

圖片來源：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03669-y

這篇研究報告中，研究人員識別出了一種特殊的神經(jīng)回路，其會被腸道菌群直接影響，隨后對缺乏腸道微生物組的小鼠的反社會行為所“負(fù)責(zé)”，而將有健康腸道微生物組的小鼠機(jī)體的糞便移植到無菌小鼠體內(nèi)則就能足以改變這些神經(jīng)元的活性，并改善小鼠機(jī)體的社會行為。隨后研究人員識別出了能夠增加小鼠這種社交能力的特定細(xì)菌群落。

識別出腸道菌群、神經(jīng)元和整個有機(jī)體健康效應(yīng)之間的相互作用或許是一條非常重要的調(diào)查路線，未來或有望幫助改善機(jī)體的社會缺陷，比如機(jī)體中出現(xiàn)的那些與抑郁癥和自閉癥同時出現(xiàn)的缺陷。目前治療這些類型問題的策略包括開藥，比如抗抑郁藥物和抗焦慮藥物等。然而，研究人員很難讓這些藥物以正確的濃度進(jìn)入到合適的大腦區(qū)域，而且大部分藥物最終會在機(jī)體中消失；因此，理解腦腸軸之間的關(guān)聯(lián)或能提供一定的證據(jù)，即通過治療腸道微生物組可以間接改善機(jī)體的神經(jīng)性精神障礙，而腸道菌群要比大腦更加容易進(jìn)行藥物治療。

有研究表明，在化學(xué)層面上，無菌小鼠機(jī)體的激素皮質(zhì)脂酮的水平要高于攜帶健康微生物組的小鼠，因此研究人員旨在識別出哪些神經(jīng)元既會受到皮質(zhì)脂酮的影響，且又在機(jī)體的社會行為中扮演著關(guān)鍵角色。研究者M(jìn)azmanian說道，通過改變小鼠機(jī)體的腸道微生物組，我們就能改變皮質(zhì)脂酮的水平，而且更少的微生物組就意味著更多的壓力激素；體內(nèi)有很多神經(jīng)元（糖皮質(zhì)激素受體陽性神經(jīng)元）會對皮質(zhì)脂酮產(chǎn)生反應(yīng)，而且研究人員想知道哪些細(xì)胞群和大腦區(qū)域會對無菌小鼠體內(nèi)社會行為的改變“負(fù)責(zé)”？在確定了大腦中涉及壓力控制的多個神經(jīng)元亞群后，研究人員利用化學(xué)和遺傳工具來人工阻斷皮質(zhì)脂酮激活機(jī)體中沒有攜帶微生物組的小鼠機(jī)體的神經(jīng)元細(xì)胞，盡管缺少腸道微生物組，但這些小鼠依然能展現(xiàn)出更為正常的社會行為，因為其神經(jīng)元對壓力激素并沒有反應(yīng)。

圖片中展示的是當(dāng)缺乏腸道微生物組時小鼠機(jī)體和大腦所發(fā)生的一系列改變。

圖片來源：Wu, WL., et al.Nature (2021).doi：10.1038/s41586-021-03669-y

那么到底是什么問題首先導(dǎo)致了皮質(zhì)脂酮水平的增加？為了解決這一問題，研究人員將攜帶正常腸道菌群的野生型小鼠機(jī)體的糞便移植到無菌小鼠體內(nèi)，隨后這些小鼠就展現(xiàn)出了皮質(zhì)脂酮水平的下降以及較為正常的社會行為。隨后，研究人員系統(tǒng)性地識別出介導(dǎo)這種改善的特定細(xì)菌群落，即糞腸球菌，被糞腸球菌定植的無菌小鼠會表現(xiàn)出社會行為的改善以及皮質(zhì)脂酮水平的下降，而糞腸球菌所介導(dǎo)的這種改善背后的機(jī)制或許是未來研究的重點。研究者表示，有研究表明，腸道微生物組會影響小鼠機(jī)體的復(fù)雜行為，比如社交能力，而此前研究人員并未發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)微生物組影響機(jī)體行為背后的神經(jīng)回路；而本文研究加強(qiáng)了科學(xué)家們對腦腸軸關(guān)聯(lián)的認(rèn)識，而且從概念上來講，相關(guān)研究結(jié)果為探索人類的類似影響也奠定了一定的基礎(chǔ)。該研究未來的方向包括深入仔細(xì)研究宿主和菌群之間的關(guān)聯(lián)，并識別出由腸道菌群所產(chǎn)生的分子信號，以及闡明這些信號影響宿主行為的分子機(jī)制。

綜上，本文研究結(jié)果表明，特定的腸道菌群會抑制下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(hypothalamus pituitary adrenal，HPA)軸的激活，同時還表明機(jī)體腸道微生物組會通過介導(dǎo)大腦中的壓力反應(yīng)的離散神經(jīng)元回路來影響機(jī)體的社會行為。（生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

小編推薦會議  2021年(第七屆) 腸道微生態(tài)與健康國際研討會

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