青少年慢性压力与肠道菌群及代谢物特征关联的多组学研究

本研究针对青少年慢性压力与肠道微生态的关联机制这一科学问题，通过16S rRNA测序、宏基因组学和代谢组学技术，首次系统揭示了高压力青少年肠道菌群α多样性降低、5个关键菌属减少的特征，鉴定出4种与压力显著相关的菌种（Bifidobacterium catenulatum等）及19种关联代谢物，为理解压力相关疾病的肠-脑轴机制提供了新证据。

　　

在全球范围内，14.3%的青少年正遭受心理健康问题的困扰，而慢性压力已成为导致青少年精神障碍的主要风险因素。新冠疫情带来的社交隔离进一步加剧了这一现象，中国约10.5%的青少年报告存在中高度慢性压力。令人担忧的是，青春期作为大脑发育关键期，慢性压力可能造成持久的心理健康影响。然而，当前关于压力与肠道菌群关联的研究主要集中于动物模型和成人群体，青少年这一特殊人群的肠-脑轴机制仍存在巨大知识空白。

西安交通大学公共卫生学院的研究团队在《BMC Microbiology》发表了一项开创性研究，通过多组学技术首次系统描绘了青少年慢性压力与肠道菌群及其代谢产物的关联图谱。研究采用横断面设计，对124名12-16岁青少年进行压力评估（使用青少年生活事件量表和学业压力量表）和粪便样本采集。通过16S rRNA基因测序分析全人群样本，并对高/低压力组各30例进行宏基因组测序和非靶向代谢组学分析，结合共现网络构建和功能预测等生物信息学方法，系统解析了压力相关的微生物特征。

研究方法上，研究团队建立了标准化的青少年压力评估体系，采用QIAamp DNA Stool Mini Kit进行粪便DNA提取，基于Illumina NovaSeq平台完成16S rRNA测序（V3-V4区），使用QIIME2进行序列分析。宏基因组测序通过Illumina MiSeq完成，采用MEGAHIT进行组装和NR/KEGG数据库注释。代谢组学采用LC/MS系统（Waters Acquity I-Class PLUS与Xevo G2-XS QTof联用），通过Progenesis QI软件处理质谱数据。统计分析涵盖α/β多样性分析、LEfSe差异物种筛选、Spearman相关性分析和逻辑回归模型等多维方法。

研究结果部分，在"Alterations in gut microbiota composition across different stress groups based on the 16S rRNA data"中发现：高压力组青少年表现出显著的α多样性降低（Chao1指数、观察ASVs数等指标均下降），β多样性分布差异，以及更复杂的微生物共现网络。具体表现为Faecalibacterium、Bacteroides、Akkermansia等5个菌属丰度显著降低，这些菌属多数具有抗炎和短链脂肪酸(SCFAs)产生功能。

"Metagenomic sequencing revealed significant differences in gut microbial species in adolescents with low- and high stress"部分显示：宏基因组分析鉴定出12个丰度降低和5个丰度增加的菌种。经多因素校正后，Bifidobacterium catenulatum与压力风险正相关（OR=2.7），而Streptococcus suis、Ruminococcus sp. CAG 108等3个菌种与压力负相关。KEGG分析显示高压力组青少年存在脂肪酸代谢、磷酸转移酶系统等多条通路紊乱。

"Metabolomics analysis revealed aberrant microbial metabolic patterns in adolescents with low- and high stress"部分揭示：代谢组学鉴定出21种差异代谢物，其中19种与前述关键菌种显著相关。值得注意的是，Ruminococcus sp. CAG 108与乙酰肉碱（acetylcarnitine）呈正相关，而Phascolarctobacterium faecium与促炎介质白三烯C4(LTC4)负相关，提示这些菌种可能通过代谢物调节影响宿主压力反应。

研究结论与讨论指出，该研究首次建立了青少年慢性压力-特定菌种-关键代谢物的多维关联图谱。其中Ruminococcus sp. CAG 108可能通过调节乙酰肉碱水平影响线粒体功能，而Phascolarctobacterium faecium则可能通过抑制LTC4产生发挥抗炎作用。这些发现为理解压力相关疾病的肠-脑轴机制提供了新视角，特别是揭示了微生物代谢物可能作为潜在干预靶点。研究局限性包括横断面设计无法确定因果关系、样本代表性局限等，未来需要纵向研究验证这些发现。该成果对开发针对压力相关精神障碍的微生物组干预策略具有重要指导意义。