益生菌Lactobacillus rhamnosus DM163与Lactobacillus delbrueckii DPUL-F36通过肠脑轴改善光暗周期紊乱诱导的大鼠焦虑行为的作用及机制研究

本文系统探讨了两种益生菌（Lactobacillus rhamnosus DM163和Lactobacillus delbrueckii DPUL-F36）在光暗周期紊乱（LDA）条件下对雄性Wistar大鼠焦虑行为及探索行为的调节作用。研究通过行为学测试（OFT和EPM）和分子生物学方法（qPCR）证实，益生菌干预可通过肠脑轴（Gut-Brain Axis）调控神经递质（如GABA、5-HT）和短链脂肪酸（SCFAs）代谢，显著改善LDA引发的焦虑样行为和探索能力下降，其中L. rhamnosus效果尤为突出。该研究为益生菌干预昼夜节律紊乱相关精神疾病提供了实验依据。

　　

引言

焦虑作为一种慢性且强烈的恐惧体验，约29%的人群在其一生中会受其影响。传统药物治疗存在副作用且对部分患者无效，因此益生菌作为一种无显著副作用的替代疗法受到关注。益生菌是活的微生物，当摄入足够量时可对宿主健康产生益处。人类消化道天然存在数百种细菌，其中Lactobacillus rhamnosus DM163和Lactobacillus delbrueckii DPUL-F36等益生菌菌株可能改善焦虑和应激等行为障碍。

现代生活方式中，光暗周期（Light-Dark Cycle）紊乱（如夜间过度光照）已成为普遍现象，导致生物钟失调，进而引发代谢、睡眠及情绪异常。研究表明，夜间光照会增加皮质酮浓度，破坏生物钟功能，甚至作为慢性应激源影响生理和行为过程。肠道微生物群通过肠脑轴（Gut-Brain Axis）与中枢神经系统进行双向通信，涉及迷走神经、免疫途径和微生物代谢产物（如短链脂肪酸SCFAs）的调控，从而影响焦虑和应激相关神经递质（如血清素、多巴胺和GABA）的合成与代谢。

材料与方法

本研究使用42只成年雄性Wistar大鼠（190-220 g），分为6组：对照组、光暗周期紊乱组（LDA）、PBS处理组（LDA+PBS）、L. rhamnosus干预组（LDA+L. Rh）、L. delbrueckii干预组（LDA+L. De）及混合益生菌干预组（LDA+L. Rh+L. De）。除对照组外，其余组均接受30天的光暗周期扰乱（4小时黑暗/20小时光照）。益生菌每日通过灌胃给予1×10⁹ CFU。

通过开放场实验（OFT）和高架十字迷宫实验（EPM）评估焦虑样行为和探索行为。粪便样本采集用于DNA提取和定性PCR检测，以验证益生菌在肠道菌群中的定植情况。数据采用单因素方差分析（ANOVA）和图基事后检验进行统计处理。

结果

光暗周期紊乱对行为的影响

OFT结果显示，LDA组大鼠在中央区域停留时间（2.10±0.8秒）和移动距离（0.35±0.2米）显著低于对照组（9.79±0.8秒和1.89±0.2米），表明焦虑样行为增加和探索行为减少。EPM测试中，LDA组在开放臂（OA）的平均速度（0.025±0.001 m/s）、移动时间（10.51±1秒）和访问次数（4±0.4）均低于对照组，而在封闭臂（CA）的冻结时间（50.57±9.2秒）和访问次数（23±1.8）显著升高，进一步证实LDA诱发焦虑和探索行为抑制。

益生菌干预的行为学改善

L. rhamnosus干预组（LDA+L. Rh）在OFT中央区域移动时间（9.97±2.3秒）和EPM开放臂移动时间（29.23±3.2秒）均显著高于LDA组，接近对照组水平。L. delbrueckii干预组（LDA+L. De）也显示改善趋势，但效果弱于L. rhamnosus。混合益生菌组的行为参数介于单一菌种组之间，未表现出协同效应。值得注意的是，L. rhamnosus在提高开放臂平均速度（0.080±0.029 m/s）方面显著优于L. delbrueckii（0.038±0.003 m/s），表明其抗焦虑作用更突出。

肠道菌群定植验证

PCR检测显示，干预前大鼠粪便中均无目标菌株检出，而干预后L. rhamnosus和L. delbrueckii干预组均出现特异性条带（186 bp），证实益生菌成功定植于肠道菌群。

讨论

光暗周期紊乱通过抑制褪黑素分泌、激活下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）和升高皮质酮水平，导致焦虑样行为和探索能力下降。本研究发现，L. rhamnosus和L. delbrueckii可通过肠脑轴调节神经递质（如GABA和5-HT）和抗炎代谢产物（如SCFAs），缓解LDA引起的负面行为效应。其中L. rhamnosus的作用更为显著，可能与其更强的菌株特异性代谢功能有关。

灌胃操作本身可能诱发应激反应，但益生菌干预不仅抵消了LDA的影响，还部分缓解了灌胃相关应激。这表明将益生菌纳入饮食可能是更优的干预策略。本研究未检测激素水平变化，但既往研究提示益生菌可能通过调节褪黑素和皮质酮通路发挥作用。

结论

光暗周期紊乱可显著诱导大鼠焦虑样行为和探索能力下降。口服L. rhamnosus DM163和L. delbrueckii DPUL-F36能通过定植肠道并调控肠脑轴，改善上述行为障碍，其中L. rhamnosus效果更佳。该研究为益生菌应用于昼夜节律紊乱相关精神疾病提供了实验依据，未来需进一步研究其睡眠电生理和内分泌机制。