Nature:肠道微生物代谢物可影响大脑活动并导致焦虑行为！

动物行为受环境中各种感官和分子因素的影响。胃肠道是受环境分子影响的一个主要部位，在这里，饮食成分被微生物群化学转化，肠道衍生的代谢物扩散到包括大脑在内的所有器官。前期研究表明，在小鼠中，肠道微生物群影响行为，调节肠道和大脑中的神经递质产生，并影响大脑发育和髓鞘形成模式。目前，尽管介导肠-脑相互作用在体液或神经元连接中起着重要作用，但是其相互作用机制仍不清楚。

动物行为受环境中各种感官和分子因素的影响。胃肠道是受环境分子影响的一个主要部位，在这里，饮食成分被微生物群化学转化，肠道衍生的代谢物扩散到包括大脑在内的所有器官。前期研究表明，在小鼠中，肠道微生物群影响行为，调节肠道和大脑中的神经递质产生，并影响大脑发育和髓鞘形成模式。目前，尽管介导肠-脑相互作用在体液或神经元连接中起着重要作用，但是其相互作用机制仍不清楚。加州理工学院生物与生物工程系的学者曾在不典型神经发育的小鼠模型中检测到微生物代谢物4-乙基苯基硫酸酯(4EPS)的水平升高，他们进一步研究了这一肠道微生物代谢物对大脑活性的影响。相关研究结果发表在Nature上，文章题目为“A gut-derived metabolite alters brain activity and anxiety behaviour in mice”。


在这项研究中，研究人员从肠道微生物中鉴定了介导饮食中酪氨酸转化为4-乙基酚(4EP)的生物合成基因，以及生物工程肠道细菌选择性地产生4EPS的基因。他们利用缺乏微生物群的无菌(GF)小鼠，并在不同的GF小鼠群中定植了两种工程菌株，构建了4EP+或4EP-小鼠。通过建立一个简化的动物模型，重现了暴露于肠道微生物代谢物的行为改变的自然路径。为了研究4EP(S)对小鼠大脑的影响，学者们进行了功能超声成像(fUSi)——一种测量静息状态脑血容量变化的体内方法，以评估功能连通性。研究发现，4EPS进入大脑，4EPS的升高与小鼠大脑各区域间异常的功能连接有关。

图 脑功能连接和区域激活会因4EP产生菌的定植而改变
为了研究4EP(S)对大脑的分子效应，他们对4EP+和4EP-小鼠的六个大脑区域进行了mRNA测序，结果显示大脑区域的转录组谱紧密聚类。基因表达特征揭示了大脑中少突胶质细胞功能的改变。通过离体脑培养研究分析发现，4EPS损害了小鼠少突胶质细胞的成熟，减少了少突胶质细胞与神经元的相互作用。小鼠定植了产生4EP的细菌，表现出神经元轴突的髓鞘形成减少。大脑中髓鞘形成动力学的改变与行为结果有关。因此，研究人员观察到暴露于4EPS的小鼠表现出焦虑样行为，而促进少突胶质细胞分化的药物治疗阻止了4EPS的行为效应。
这些发现表明，一种来自肠道的分子通过影响大脑中的少突胶质细胞功能和髓鞘模式来影响小鼠的复杂行为。（）
参考文献：Needham， B.D.， Funabashi， M.， Adame， M.D. et al. A gut-derived metabolite alters brain activity and anxiety behaviour in mice. Nature 602， 647–653 (2022). https：//doi.org/10.1038/s41586-022-04396-8
肠道微生态与人体健康密切相关，科研学者围绕肠道微生物与免疫系统、代谢性疾病、消化系统疾病、肿瘤、神经系统疾病、药物代谢等的关系展开大量研究，多组学、测序方法更新迭代、合成生物学、菌群移植、AI等技术的发展也为肠道研究带来了强大助力，肠道微生态的研究逐步向精细化和纵深化前行。
“生物谷”作为一直深耕生物医药领域领先的生物行业平台，将在上海举办2022年(第八届) 肠道微生态与健康国际研讨会。本次大会将由生物谷、上海第十人民医院、中科院上海巴斯德研究所联合主办。本次会议将继续秉承关注学术前沿、同时助推产业转化的优良传统，邀请科研院所知名专家学者、医院相关科室临床医生、产业代表、行业领军企业、监管机构与媒体等共同参与本次大会，同时集结技术、资本优势资源，凝聚产业发展向心力、共同推进肠道微生态研究的临床应用及产业转化。
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