普氏粪杆菌及其代谢物丁酸可改善心理应激诱导的肥胖

《Brain, Behavior, and Immunity》：Faecalibacterium prausnitzii and its metabolite butyrate ameliorate psychological stress-induced obesity

　　

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  F. prausnitzii丰度与心理应激和脂肪指标呈负相关，这在青少年的横断面研究和前瞻性队列研究中均得到证实。
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  将皮质酮应激肥胖小鼠的粪便菌群移植至抗生素处理的受体小鼠中，可直接重现肥胖表型，从而确立了肠道菌群在应激相关肥胖中的因果作用。
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  补充活的?F. prausnitzii?或其主要代谢物丁酸盐，可有效减轻皮质酮诱导的小鼠体脂增加、皮下白色脂肪组织扩张和瘦体重减少。
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  F. prausnitzii?和丁酸盐的抗肥胖作用是通过上调皮下白色脂肪组织中脂肪酸代谢相关基因来实现的，这通过体内转录组分析和体外验证相结合得到了证实。

引言

预计到2030年，全球约有30.0%的儿童和青少年将受到肥胖的影响（Liwang等，2023），且青少年中的患病率明显高于年幼儿童（XiongFei等，2021）。青少年肥胖与不良健康结果的风险增加有关，如胰岛素抵抗、高血压、睡眠障碍和抑郁症。此外，青少年时期的肥胖会显著增加成年后心血管疾病死亡的风险（Kelly等，2024）。众多流行病学（Yun等，2022）和临床前研究（Eidson等，2019）表明，青少年肥胖与心理应激之间存在强烈关联；然而，心理应激影响脂质和葡萄糖代谢的机制，以及心理应激诱导青少年肥胖的关键贡献因素仍然知之甚少。

心理应激与肥胖易感性增加有关，并影响肠道菌群及其代谢物（Michels等，2019）。应激激活下丘脑-垂体-肾上腺轴，导致皮质醇分泌，皮质醇是应激的关键生物标志物。皮质醇水平升高可能会改变肠道菌群的组成（L等，2020）。我们之前的系统综述报告称，心理应激与肠道菌群丰度变化相关（Ma等，2023）。特别地，心理应激与Lachnospira、Lachnospiraceae、Phascolarctobacterium和Faecalibacterium属的丰度呈负相关（Ma等，2023）。此外，肠道菌群被认为是维持能量稳态的重要内分泌器官，菌群失调显著促进代谢性疾病的发展（Corado等，2018）。肠道菌群组成与肥胖之间已识别出因果关系（Li等，2024）。肠道菌群对抗肥胖的有益作用主要归因于其产生短链脂肪酸（SCFAs）（Hernández等，2019），特别是丁酸盐，已证明可减轻肥胖风险（Coppola等，2021）。此外，产丁酸盐细菌物种，如Faecalibacterium prausnitzii（F. prausnitzii）、Anaerostipes、Eubacterium和Roseburia，已显示出对代谢的有益作用（Garcia-Serrano等，2024）。这些发现为调节肠道菌群作为减轻心理应激诱导肥胖的策略提供了理论支持。然而，关于特定的肠道微生物及其代谢物是否可以作为该状况的治疗靶点，仍存在显著的知识空白。

F. prausnitzii，人类肠道中主要的产丁酸盐细菌，已显示出在肥胖及相关代谢疾病中的治疗潜力（Yang等，2023）。然而，尚无研究探讨F. prausnitzii能否预防心理应激诱导的肥胖。本研究首先利用横断面和前瞻性队列数据，调查了粪杆菌属（特别是F. prausnitzii）与心理应激和脂肪指标在青少年中的关联。随后，我们采用粪便菌群移植（FMT）阐明肠道菌群在心理应激诱导肥胖发展中的作用。最后，我们评估了补充F. prausnitzii及其主要代谢物丁酸盐是否能减轻心理应激导致的肥胖，并探索了其潜在机制。

章节摘要

材料与方法

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心理应激与中国青少年肠道菌群组成和体脂指标高度相关

在2022年招募的124名横断面样本参与者中，50%为男性，平均（SE）年龄为13.92（0.50）岁。大多数参与者（97.58%）为汉族（表1）。过去12个月经历的心理应激使用27项青少年自评生活事件量表（ASLEC）进行评估（Zhang等，2023）。该量表评估心理应激的五个维度：惩罚、人际关系、学业

讨论

先前的理论模型提出，慢性应激通过改变肠道微生物组促进肥胖（Tomiyama，2019）。然而，将心理应激诱导的肠道微生物组变化与体重增加直接关联的因果证据仍然难以找到。我们的发现通过整合临床、体内和体外数据，为这种关联提供了有力的证据。首先，我们确定了Faecalibacterium，特别是F. prausnitzii，的丰度与

CRediT作者贡献声明

Lu Ma：监督、概念化。Zihan Guo：项目管理、方法学、调查。Ying LXXXi：监督。Chuangchuang Wang：方法学。Chenghai Yang：数据整理。Xin Wang：方法学。Tienan Li：方法学。Yuhao Wang：方法学。Ying Li：监督。Liang Bai：监督。Rui Li：方法学。Meng Lv：形式分析。Weijing Li：方法学。Hongzhang Yang：方法学。Jiahao Li：方法学。Zelin Cai：形式分析。Ziqi Yan：方法学。Ruijie Chang：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文报告的工作。

致谢

本研究由中国国家自然科学基金（82103868，LM；32371228，YW）、陕西省重点研发计划（项目编号：2025SF-YBXM-364（LM））、中国陕西省科学技术协会青年人才基金（20220301（LM））、西安交通大学基础研究基金（xzy012025156（LM），xtr052023011（YW），xtr052024015（HBL））、深圳市科技计划（JCYJ20230807150701004（WX和LM））资助。

Lu Ma|Zihan Guo|Ying Li|Chuangchuang Wang|Chenghai Yang|Xin Wang|Tienan Li|Yuhao Wang|Ying Li|Liang Bai|Rui Li|Meng Lv|Weijing Li|Hongzhang Yang|Jiahao Li|Zelin Cai|Ziqi Yan|Ruijie Chang|Shaqin Xie|Binbin Zhao|Yanan Wang