肠道菌群-脑轴新发现:真杆菌属(Eubacterium)关联应激与初治大鼠的亲社会行为

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Brain, Behavior, and Immunity 8.8

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  本研究通过"帮助行为测试"(HBT)模型,揭示肠道微生物组中真杆菌属(Eubacterium)与亲社会行为的关联,发现Eubacterium ventriosum和Eubacterium CAG-180在亲社会大鼠中显著富集,并通过RNA-seq发现其与伏隔核(NAc)中免疫和神经递质相关基因表达相关。研究首次阐明肠道菌群-脑轴在调节亲社会行为中的作用机制,为社交障碍疾病的微生物干预提供新靶点。

  

在生命科学领域,肠道微生物与大脑之间的双向交流机制——即"脑-肠轴"(gut-brain axis)正成为研究热点。越来越多的证据表明,肠道菌群不仅能影响宿主的代谢和免疫功能,还可能通过复杂的神经内分泌网络调控宿主行为,尤其是社会行为。然而,关于特定菌种如何参与亲社会行为(prosocial behavior)调控,以及早期生命应激(early life stress, ELS)如何通过改变菌群组成影响社会功能,仍是亟待解决的科学问题。

以色列巴伊兰大学的研究团队在《Brain, Behavior, and Immunity》发表重要研究成果。该研究采用"帮助行为测试"(Helping Behavior Test, HBT)大鼠模型,结合16S rRNA基因测序和RNA测序技术,系统分析了亲社会行为与肠道菌群的关联机制。研究发现亲社会大鼠("开门者"openers)肠道中真杆菌属(Eubacterium)物种显著富集,且与伏隔核(nucleus accumbens, NAc)中免疫和神经递质相关基因表达变化密切相关。更引人注目的是,早期应激处理可通过改变菌群组成增强亲社会行为,这为理解应激相关社交障碍的发病机制提供了新视角。

研究采用的主要技术方法包括:1) HBT行为学评估系统;2) 16S rRNA基因测序分析肠道菌群;3) RNA测序技术检测NAc脑区基因表达谱;4) 体外培养实验验证神经活性物质对Eubacterium ventriosum的调控作用。实验使用Wistar大鼠,包括初治组和早期母体分离(maternal separation, MS)应激模型组。

研究结果部分:

"开放者表现出稳定的社会行为模式"
通过12天的HBT测试,43.75%的大鼠被归类为稳定的"开门者"。行为分析显示开门者与非开门者在开门延迟时间上存在显著差异,且该行为模式具有高度稳定性。

"亲社会大鼠肠道中真杆菌属富集"
微生物组分析发现,开门者与非开门者在测试前菌群组成无差异,但测试后开门者肠道中Eubacterium ventriosum和Eubacterium CAG-180显著富集,而COE1菌属相对减少。

"真杆菌属与NAc-肠道-微生物组通路相关"
RNA测序显示开门者NAc中208个基因表达发生显著改变,包括Oxtr、Adra2a、Adra1d上调,ACE下调。这些基因变化与Eubacterium丰度显著相关,并富集于免疫系统和神经肽信号通路。

"体外血清素对雄性大鼠粪便微生物E. ventriosum水平的影响"
体外实验证实血清素能特异性增加雄性(而非雌性)大鼠粪便中E. ventriosum的丰度,提示神经递质对特定菌群的性别依赖性调控。

"直接和间接应激增加亲社会行为"
早期应激(包括直接母体分离MS和间接旁观者应激VMS)显著提高大鼠在HBT中的亲社会行为表现,开门者比例显著高于对照组。

"应激诱导的肠道微生物组变化"
应激处理显著改变肠道菌群β多样性,增加拟杆菌门(Bacteroidota)细菌丰度。值得注意的是,不同应激处理在非亲社会个体中诱导了独特的菌群特征。

研究结论部分深入讨论了真杆菌属在调节社会行为中的潜在机制。Eubacterium物种可能通过调节NAc中关键神经递质系统(如催产素和肾上腺素受体)和免疫相关基因表达来影响社会行为。特别值得注意的是,早期生命应激通过重塑肠道菌群组成(如增加Prevotella等菌属)来增强亲社会行为,这为理解"应激-菌群-行为"轴提供了新证据。

该研究的创新性在于首次建立了肠道特定菌属(Eubacterium)-脑关键区域(NAc)-亲社会行为的三者关联,并揭示了早期应激通过菌群调控社会行为的潜在途径。这些发现不仅拓展了我们对脑-肠轴功能的认识,也为开发基于微生物干预的社交障碍治疗策略提供了理论依据。未来研究可进一步探索Eubacterium菌株作为"亲社会益生菌"的应用潜力,以及其在自闭症谱系障碍等社交缺陷疾病中的治疗价值。

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