《Journal of Neurochemistry》：Distinct Adrenal Medulla Activity in Germ-Free Versus Conventional Male Rats Under Acute and Chronic Stress
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已有充分证据表明，肠道微生物群显著影响情绪和神经内分泌对应激的反应。具体而言，来自多种临床前模型的证据指出，肠道微生物群调节下丘脑-垂体-肾上腺皮质（HPA）轴对急性和慢性应激的反应。相比之下，肠道微生物群对肾上腺髓质组织的影响——该组织负责产生和释放儿茶酚胺
已有充分证据表明，肠道微生物群显著影响情绪和神经内分泌对应激的反应。具体而言，来自多种临床前模型的证据指出，肠道微生物群调节下丘脑-垂体-肾上腺皮质（HPA）轴对急性和慢性应激的反应。相比之下，肠道微生物群对肾上腺髓质组织的影响——该组织负责产生和释放儿茶酚胺（应激时首先释放的激素）——却很少受到关注。因此，本研究旨在探讨在暴露于不可预测的慢性轻度应激、急性代谢应激或两者兼有时，无菌（GF）和常规无特定病原体（SPF）雄性大鼠的肾上腺皮质酮和儿茶酚胺生物合成是否受到不同调控。结果显示，与未应激动物相比，GF和SPF慢性应激大鼠的肾上腺重量均显著增加（p<0.05）（GF增加30%，SPF增加21%）。在对照大鼠与暴露于慢性、急性或两者兼有应激因素的大鼠之间，无论GF还是SPF大鼠，皮质酮生物合成酶的基因表达水平以及血浆和肾上腺皮质酮浓度均无显著差异。编码酪氨酸羟化酶和多巴胺β-羟化酶（参与儿茶酚胺生物合成的两种酶）的基因也观察到相同结果。相比之下，在联合应激条件下，GF大鼠的Pnmt基因表达（编码苯乙醇胺N-甲基转移酶，该酶负责将去甲肾上腺素转化为肾上腺素）增加了2.3倍（p=0.0271），肾上腺中肾上腺素浓度增加了2.6倍（p=0.0786）。在SPF大鼠中未观察到这种反应。在这些动物中，慢性应激被发现重塑了肠道微生物群的组成和代谢功能。有趣的是，这伴随着其肾上腺中去甲肾上腺素（p=0.0364）和肾上腺素（p=0.0840）浓度降低40%。本研究强调了肠道微生物群作为肾上腺髓质活动调节因子的作用，增进了对周围与中枢应激回路之间相互作用的理解。
论文解读文章
**研究背景与问题**
肠道微生物群通过代谢、免疫、神经和激素途径影响神经生理学，特别是在应激反应中，肠道微生物群对下丘脑-垂体-肾上腺皮质（HPA）轴的调节作用已得到广泛证实。然而，对于肾上腺髓质组织——负责产生和释放儿茶酚胺（应激时首先释放的激素）——的影响却鲜有研究。肾上腺髓质在应激反应中通过分泌肾上腺素和去甲肾上腺素，调节心血管系统、能量代谢等，以支持“战斗或逃跑”反应。因此，研究人员旨在探究肠道微生物群是否影响肾上腺中应激激素（皮质酮和儿茶酚胺）的生物合成调控，特别是在慢性应激、急性代谢应激或两者联合条件下。
**研究概述与意义**
研究人员使用无菌（GF）和常规无特定病原体（SPF）雄性F344大鼠，分别暴露于不可预测的慢性轻度应激（UCMS）2周，部分大鼠随后接受胰岛素注射诱导急性代谢应激。通过检测肾上腺重量、基因表达（RT-qPCR）、激素浓度（LC-MS/MS）以及肠道微生物群组成（16S rRNA测序）和短链脂肪酸（SCFA）分析，发现肠道微生物群在调节肾上腺髓质儿茶酚胺合成中起关键作用。该研究发表在《Journal of Neurochemistry》上，增进了对肠道-肾上腺轴的理解，为应激相关疾病（如高血压）的机制提供新视角。
**主要技术方法**
样本来源于法国INRAE的Micalis研究所的GF大鼠（n=16）和Charles River Laboratories的SPF大鼠（n=16）。主要技术包括：RT-qPCR检测肾上腺和脑区（前额叶皮质和海马）基因表达；LC-MS/MS测定肾上腺和血浆中皮质酮及儿茶酚胺浓度；16S rRNA基因（V3-V4区）测序分析粪便微生物群组成；气相色谱分析盲肠内容物SCFA；PICRUSt2预测微生物代谢功能。
**研究结果**
**3.1 慢性应激对SPF和GF大鼠体重增加的负面影响**
通过2周UCMS程序，SPF和GF大鼠的体重增加均显著低于对照组，而食物摄入未受影响，表明体重下降源于应激诱导的代谢改变而非摄食减少。
**3.2 胰岛素注射降低SPF和GF大鼠血糖**
胰岛素注射导致SPF大鼠血糖降低37%（p<0.0001），GF大鼠降低22%（p=0.0287），证实急性代谢应激有效。
**3.3 慢性与急性应激对GF和SPF大鼠儿茶酚胺合成途径的不同影响**
UCMS导致SPF和GF大鼠肾上腺重量分别增加21%和30%。在GF大鼠中，联合应激（UCMS+胰岛素）显著上调Pnmt基因表达2.3倍（p=0.0271），并伴随肾上腺素浓度增加2.6倍的趋势（p=0.0786）；而在SPF大鼠中，慢性应激（UCMS-假手术组）导致去甲肾上腺素和肾上腺素浓度降低40%（p分别为0.0364和0.0840），但基因表达无显著变化。
**3.4 脑部皮质类固醇受体基因表达无差异**
在GF和SPF大鼠的前额叶皮质和海马中，编码皮质类固醇受体（Nr3c1和Nr3c2）的mRNA表达在各组间无显著差异，与皮质酮合成途径结果一致。
**3.5 慢性应激改变SPF大鼠肠道微生物群组成**
β-多样性分析显示，UCMS后SPF大鼠与对照组微生物群组成显著分离。UCMS导致Bacteroidaceae和Rikenellaceae相对丰度增加，Peptostreptococcaceae减少；14个ASV丰度在两组间差异显著。
**3.6 慢性应激对SPF大鼠肠道微生物代谢功能的影响**
SCFA谱中，UCMS大鼠盲肠乙酸盐比例增加7%，丁酸盐比例减少12%。PICRUSt2预测显示，UCMS后30个代谢通路丰度改变，包括糖类降解（如乳糖、半乳糖）增加，芳香族生物胺降解通路减少。
**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究揭示肠道微生物群调控肾上腺儿茶酚胺合成途径，且这种调控在GF大鼠中仅在急性应激叠加于慢性应激时出现，提示在缺乏微生物信号时，慢性应激可能使肾上腺髓质致敏。在SPF大鼠中，慢性应激引起的儿茶酚胺减少与微生物群组成和功能变化相关。可能的机制包括微生物代谢产物（如SCFAs、p-甲酚、吲哚）通过体液途径作用于嗜铬细胞，或通过神经通路（如内脏神经）传递信号。由于HPA轴相关指标未变，推测肠道微生物群对儿茶酚胺的调控独立于HPA轴。
结论部分翻译：总体而言，我们的发现强调了肠道微生物群在应激反应中调节肾上腺儿茶酚胺合成途径的作用。一个有趣的方面是，GF大鼠肾上腺髓质反应的上调仅在急性应激顺序叠加于慢性应激时发生。这可能表明，在缺乏肠道微生物信号的情况下，长期暴露于轻度应激源可能诱导肾上腺髓质的背景致敏，作为启动因子，随后导致对急性应激源的加剧反应。在暴露于慢性应激的SPF大鼠中，肾上腺去甲肾上腺素和肾上腺素含量的降低与肠道微生物群组成和功能的改变相关。要阐明肠道微生物群调节儿茶酚胺合成的机制，仍需大量工作。理解的关键在于识别超出当前候选分子（即SCFAs和芳香族氨基酸衍生物）之外的分子信号、它们影响肾上腺髓质组织的途径，以及肾上腺内的分子和细胞水平机制。
