社会等级通过肠道微生物及其代谢物调控大长尾仓鼠的生理状态与行为策略

《Integrative Zoology》：Effect of Social Rank on Gut Microbes and Their Metabolites of Greater Long-Tailed Hamsters (Tscherskia triton)

本文通过多组学方法揭示了大长尾仓鼠社会等级与肠道微生物-代谢物-下丘脑轴的密切关联。研究发现优势个体呈现"高警觉-代谢激活"表型（PVN激活、CORT/5-HT升高、能量获取型菌群富集），而从属个体则表现为"能量节约-应激缓冲"策略（ARC激活、免疫调节型菌群优势）。特别鉴定出微生物衍生物queuine作为等级关联的关键代谢物，为理解肠道微生物通过代谢产物调控社会行为的机制提供了新框架。

　　

神经内分泌与行为架构的社会等级差异

通过为期4周的社会等级建立实验，研究团队系统观察了大长尾仓鼠的攻击与防御行为模式。结果显示，优势个体（TD）在整个实验期间持续表现出更高的攻击频率，而从属个体（TS）则主要采取防御策略。在神经内分泌层面，优势个体血清中的皮质酮（CORT）和5-羟色胺（5-HT）水平显著升高，反映了其代谢激活状态。c-Fos免疫组化分析进一步揭示了等级特异的神经激活模式：优势个体在下丘脑室旁核（PVN）表现出更强的激活，而从属个体则在弓状核（ARC）呈现优势激活。这种神经回路的差异激活与社会等级的生理策略密切相关，PVN作为下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的关键调节器，支持优势个体的高警觉状态，而ARC作为能量感应中枢，则促进从属个体的能量节约策略。

等级特异的微生物群落支持差异化代谢策略

宏基因组测序分析揭示了肠道微生物群落结构的显著等级差异。优势个体表现出更高的香农多样性指数，其微生物群落以能量获取型菌属为特征，包括^{Limosilactobacillus}、^Alistipes和^{Parabacteroides}等。这些菌群擅长降解复杂碳水化合物，产生短链脂肪酸（SCFAs）作为直接能量底物，支持优势个体持续的行为激活需求。相反，从属个体富集了免疫调节型菌属，如^{Faecalibacterium prausnitzii}和^{Butyrivibrio fibrisolvens}，这些菌群通过产生抗炎化合物促进肠道稳态和系统应激韧性。微生物群落与血清应激标志物的相关性分析进一步证实了这种功能特化，能量获取型菌属与CORT和5-HT呈正相关，而免疫调节型菌属则呈现负相关。

微生物-代谢物-下丘脑轴在社会等级中的调控作用

非靶向代谢组学分析发现，queuine是唯一在优势个体中显著上调的代谢物。通过宏基因组binning和功能注释，研究团队确定了^{Limosilactobacillus}菌株携带queuine tRNA-核糖基转移酶1（QTRT1）同源基因，建立了微生物遗传基础与代谢物差异的直接联系。Queuine作为一种细菌专属合成的修饰核苷，可能通过双重机制支持优势表型：一方面作为神经保护剂，通过维持四氢生物蝶呤（BH₄）的活性形式缓冲重复应激带来的神经损伤；另一方面作为代谢调节剂，通过tRNA修饰优化蛋白质合成和细胞代谢，满足优势行为的高能量需求。这种微生物-代谢物-下丘脑轴的协调作用，为社会等级的生理基础提供了新的机制解释。

研究结论与科学意义

本研究首次在独居物种中建立了社会等级与微生物-代谢物-下丘脑轴的完整关联框架。优势个体的"高警觉-代谢激活"策略与从属个体的"能量节约-应激缓冲"策略，通过特异的神经内分泌模式、微生物群落结构和代谢物谱得到系统体现。特别是queuine作为等级关联关键代谢物的鉴定，为理解微生物通过代谢产物调控社会行为提供了新的视角。这些发现不仅深化了对独居物种社会等级生理机制的认识，也为微生物-肠-脑轴在行为调控中的作用提供了重要证据，为未来开发基于微生物干预的社会行为调节策略奠定了理论基础。