洗涤菌群移植促进树鼩光照应激后异常反应的改善

肠道和大脑以一种复杂的方式通过肠-脑轴不断地相互作用。异常光照是一种潜在的压力源，在现代社会中普遍存在。然而，人们对延长光照导致的应激反应与肠道菌群间的关系知之甚少。研究者通过改变15只雄性树鼩的正常昼夜节律，即延长夜间光照4个小时来模拟人类熬夜的模式来研究肠道菌群与延长光照导致的应激反应的关系。对树鼩的行为学、生化指标、肠道菌群的组成和树鼩大脑结构进行了评估。光照延长导致树鼩体重减轻、行为学改变、总睡眠时间减少和尿皮质醇水平升高的实质性变化。这些改变通过氯胺酮或洗涤菌群移植（WMT）治疗得以部分恢复。重要的是，WMT效应的持续性优于氯胺酮。磁共振成像分析表明，氯胺酮作用于海马和丘脑，WMT主要作用于梨状皮质和外侧膝状体核。总之，长期延长光照可以改变树鼩的行为、肠道菌群组成和大脑结构。因此，有望以微生物群为靶点治疗神经精神疾病，包括但不限于应激相关疾病。

夜间延迟光照后三周，树鼩体重和15分钟内运动距离显著下降（p<0.001）。尿皮质醇水平延长光照1周后显著升高（p<0.05）。通过夜间红外监测，观察到树鼩的总睡眠时间显著缩短（p<0.001）。树鼩的脑区结构、肠道菌群在延长夜间光照后也发生了变化。证明我们通过延长光照成功建立了一个树鼩的应激模型（图1）。

图1：夜间延长光照改变树鼩的脑区结构和肠道菌群组成（a-b）眼眶额叶皮层（OFC）、背额叶皮层（DFC）、顶叶腹侧区（PvA）、初级视皮层（V1）和下丘（IC）的GM信号均增强。胼胝体（cc）和下丘（IC）的 WM信号明显减少。（c-d）树鼩肠道菌群的Chao1指数和Sobs指数（α多样性）显著增加（p<0.01）。（e）厚壁菌门与拟杆菌门的比值（Firmicutes-to-Bacteroidetes ratio，F/B）在延长光照的21天内呈现先升后降的趋势。

如图2所示，WMT与氯胺酮对树鼩的体重、活动性的恢复作用相似，但是，WMT相比于氯胺酮和生理盐水组可以使树鼩提早1个小时入睡。此外WMT主要作用于梨状皮质和外侧膝状体核，可以使其恢复至正常状态。

原文链接：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcimb.2021.685019/full

本文作者：王静和李倩倩共同第一作者，通讯作者；张发明和高俊