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为探究菊苣块根能否改善慢性皮质酮诱导的认知和动机障碍，研究人员用 C57BL/6 雄性小鼠开展实验。结果发现，菊苣块根促进特定微生物生长、增加短链脂肪酸（SCFA）浓度，改善相关行为。这为益生元用于治疗相关疾病提供依据。
在人体的肠道中，居住着数万亿的微生物，它们可不是一群 “沉默的居民”，而是与大脑紧密协作，共同维持着身体的平衡和正常功能。这一肠道与大脑之间的奇妙联系，就像一条隐藏在身体内部的 “信息高速公路”，为通过饮食干预来改善大脑功能带来了新的希望。以往，益生菌常常被用于这类干预研究，但它存在着诸如配方差异大、加工技术复杂以及保质期有限等问题，这使得科学家们将目光投向了益生元。
菊苣块根，这种常见的蔬菜，富含一种名为果聚糖的益生元。果聚糖就像是肠道微生物的 “美味佳肴”，能够被肠道中的微生物发酵，进而产生短链脂肪酸（SCFAs）。SCFAs 可不简单，它能通过一些神秘的机制，影响大脑中的基因表达，就像一把神奇的钥匙，可能打开改善大脑功能的大门。然而，菊苣块根中的果聚糖对大脑功能的具体影响，以及背后的作用机制，还笼罩在一层神秘的面纱之下。
为了揭开这层面纱，来自国外的研究人员踏上了探索之旅。他们以 C57BL/6 雄性小鼠为研究对象，开展了一系列精心设计的实验。研究人员让小鼠饮用含有皮质酮的水，以此模拟慢性应激状态，同时给部分小鼠喂食富含果聚糖的菊苣块根饮食。经过一系列复杂而严谨的实验操作和数据分析，研究人员发现，菊苣块根的摄入促进了特定微生物物种的生长，使肠道内的 “小居民们” 变得更加活跃，同时增加了 SCFAs 的浓度。更令人惊喜的是，菊苣块根的摄入还改善了慢性皮质酮暴露导致的认知和动机障碍，让小鼠们在学习和记忆等方面表现得更加出色。这些行为上的改变，与大脑中相关区域的基因表达及其表观遗传调节因子的变化密切相关。这一研究成果发表在《Biological Psychiatry Global Open Science》上，为益生元在改善大脑功能方面的应用提供了重要的理论依据和实践支持。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是动物实验模型的构建，选用 C57BL/6 雄性小鼠，通过在饮水中添加皮质酮模拟慢性应激状态；其次是行为学测试，利用多种行为学实验，如固定比率测试（FR）、渐进比率测试（PR）等，全面评估小鼠的学习、记忆、动机等行为表现；最后是对肠道微生物群和相关代谢产物的分析，通过提取粪便和肠道内容物的 DNA，进行测序分析肠道微生物组成，同时采用高效阴离子交换色谱法测定粪便中 SCFAs 等物质的浓度。
下面来详细看看研究结果：
- 体重、食物和液体摄入：给食用标准饲料的小鼠注射皮质酮后，它们的体重明显增加。但神奇的是，富含菊苣的饮食完全扭转了这一现象。而且，吃菊苣的小鼠不仅食物摄入量增加，液体摄入量也增多了，这使得摄入皮质酮 - 菊苣（CORT - CHICORY）的小鼠比摄入皮质酮 - 对照组（CORT - CONTROL）的小鼠摄入了更多的皮质酮。
- 对束缚应激的内分泌反应：皮质酮的使用让小鼠对束缚应激的反应变得异常。在正常情况下，对照组小鼠在束缚后皮质酮浓度会先上升然后回到基线水平，可使用皮质酮的小鼠却恰恰相反，浓度变化异常且无法回到基线。不过，菊苣的摄入发挥了作用，使 CORT - CHICORY 组小鼠的基线皮质酮浓度显著低于 CORT - CONTROL 组。
- 菊苣给药对行为的影响：
- 焦虑相关行为：和正常小鼠相比，使用皮质酮的小鼠在高架零迷宫开放区域和旷场中央停留的时间明显减少，表现出更焦虑的行为。
- 一般运动：皮质酮处理使得小鼠在旷场实验中的总移动距离减少，活跃度降低。
- 联想学习和动机：CORT - CONTROL 组小鼠在 FR1 测试中的鼻戳次数比对照组少，达到标准的速度也更慢。但菊苣的摄入改善了这一情况，减少了达到标准所需的实验次数，还增加了鼻戳次数。在 PR 测试中，CORT - CONTROL 组小鼠获取奖励的断点较低，而菊苣的摄入使这一情况得到逆转，小鼠获取奖励的积极性明显提高。
- 注意力转换任务：CORT - CONTROL 组小鼠在注意力转换任务（ASST）的简单辨别（SD）和维度内转换（IDS）阶段，达到标准所需的试验次数比对照组多，存在学习和坚持性障碍。而菊苣的摄入改善了这些缺陷，CORT - CHICORY 组小鼠在 SD 阶段与对照组无差异，在 IDS 阶段达到标准的试验次数比 CORT - CONTROL 组减少。
- 空间记忆：在巴恩斯迷宫测试中，所有小鼠在训练结束时都能成功找到逃生区域。但在探测测试中，皮质酮处理增加了小鼠进入目标区域的潜伏期，不过饮食和皮质酮处理都没有影响小鼠在目标象限停留的时间。
- 识别记忆：在短期和长期记忆测试中，所有接受皮质酮处理的小鼠都无法表现出对新物体的偏好，只有对照组小鼠有正常的偏好行为。
- 肠道微生物群的 16S 组成分析：饮食对小鼠肠道微生物群产生了明显影响。食用标准饮食和富含菊苣饮食的小鼠，其肠道微生物群有明显差异。吃菊苣的小鼠肠道中，Tenericutes和Verrucomicrobia的浓度更高，Proteobacteria的浓度更低。同时，Paraprevotellaceae和Prevotellaceae的浓度增加，Lactobacillacae的浓度降低。在属水平上，菊苣增加了负责丙酸合成的Prevotella spp的浓度，降低了Ruminococcus spp和Parabacteroides spp的浓度。此外，皮质酮的使用降低了Allobaculum spp的浓度。
- 粪便中 SCFAs、果聚糖和非结构性碳水化合物（NSCs）的浓度：菊苣的摄入增加了粪便中总 SCFAs 以及乙酸和丙酸的浓度，而皮质酮和菊苣都没有影响果聚糖和 NSCs 的浓度。
- 海马体和前额叶皮层中 miRNA 的表达：菊苣的摄入仅增加了海马体中 miRNA - 29b - 3p 和 miRNA - 29c - 3p 的表达，对其他分析的 miRNA 没有显著影响。
- Cnr1 DNA 甲基化在海马体和前额叶皮层中的变化：菊苣的摄入和皮质酮处理都没有改变Cnr1的 DNA 甲基化。
- 海马体和前额叶皮层中的基因表达：菊苣的摄入仅增加了海马体中Cnr1基因的表达，对Bdnf基因表达没有显著影响。
综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。菊苣块根的摄入显著改变了肠道微生物群的组成，促进了 SCFAs 的产生，进而影响了Cnr1的表达和表观遗传机制。这一系列变化与小鼠认知和动机功能的改善密切相关，为益生元在预防和治疗与慢性应激相关的认知和动机障碍方面提供了新的理论依据和潜在的治疗策略。虽然目前仍有一些问题有待进一步研究，比如肠道 SCFAs 如何精确地到达大脑并发挥作用，但这项研究无疑为该领域的未来发展指明了方向，让我们看到了通过饮食干预改善大脑功能的新希望。
