暨南大学研究揭示湿热环境致焦虑新机制：肠道菌群是关键
暨南大学研究揭示湿热环境致焦虑新机制：肠道菌群是关键
暨南大学陈孝银/周立兵团队在Nature Communications发表重要研究，揭示了湿热环境对生物情绪的影响机制。研究发现，潮湿高温环境会导致小鼠出现类似焦虑的行为，这一现象与肠道微生物群失调和胆汁酸代谢紊乱密切相关。
气候和环境变化威胁着人类的心理健康，但仍不清楚特定环境条件对神经精神疾病的影响。
2024年7月7日，暨南大学陈孝银及周立兵共同通讯在Nature Communications在线发表题为“Humid heat environment causes anxiety-like disorder via impairing gut microbiota and bile acid metabolism in mice”的研究论文，该研究使用雄性小鼠模型探索了潮湿的高温环境对生物大脑和肠道微生物群的影响。结果表明，潮湿的高温环境会导致雄性小鼠出现类似焦虑的行为。微生物16SrRNA测序分析显示，潮湿的高温环境导致肠道菌群失调（如鼠乳杆菌丰度降低），代谢组学显示血清次生胆汁酸（如石胆酸）水平升高。
血清和皮质中促炎细胞因子的表达升高、PI3K/AKT/NF-κB信号传导的激活和皮质中的小胶质细胞反应表明神经炎症增加。值得注意的是，将潮湿高温环境中饲养小鼠的微生物群移植到无菌小鼠中极易重现此类异常，且鼠乳杆菌给药能够逆转这些异常。在湿热季节采集的人类样本也显示出鼠乳杆菌丰度下降，血清岩胆酸浓度增加。总之，湿热环境诱发的肠道菌群失调通过损害胆汁酸代谢和增强神经炎症来加重焦虑症的发生，益生菌给药是这些疾病的潜在治疗策略。
精神健康是全球公众关注的问题，神经精神障碍患者的数量正不断增加。焦虑障碍是人类最常见的神经精神障碍，全球患病率为0.9–28.3%，且已经成为高收入和低收入国家的第六大残疾原因。患有焦虑症的患者通常患有其他神经精神疾病，如抑郁症，且情绪和行为症状导致的功能障碍可能会伴随一生。焦虑症的病因学很复杂，近期研究报道年龄、性别、遗传和社会压力等风险因素与焦虑症的发病率有关。
湿度、温度和气压等气候因素与疲劳综合征、抑郁和焦虑等负面情绪的发作有显著相关性。先前的研究表明，极端高温和高湿度会影响情绪和行为，并增加精神分裂症、躁狂症和神经紊乱等疾病的发生。随着全球变暖问题的进一步加剧，极端湿热环境对人类负面情绪（如焦虑）的影响将进一步增加，环境变化对心理健康的影响已引起越来越多的关注。然而，尚不清楚气候（如温度和湿度）的变化如何导致神经精神障碍。就诊记录显示，在极其炎热或潮湿的天气里，精神病患者去急诊室就诊的次数增加了。有研究报道，平均温度的上升与焦虑几率的增加有关，平均湿度的上升与抑郁和焦虑的发生有关。气候变化是全球健康面临的最大威胁，这一点已经形成共识。政府间气候变化专门委员会预测，未来几十年，热浪和湿热导致应激的强度和频率将会增加。一项来自世界各地区的荟萃分析表明高温与心理健康相关死亡率和发病率之间呈正相关。然而，尚不清楚湿热环境引起神经精神障碍的作用机制，也缺乏相应的干预策略。
图1 潮湿的高温环境引起类似焦虑的行为并破坏小鼠的皮质E/I平衡（摘自Nature Communications）
肠道微生物群是环境变化导致的疾病发生的重要因素，在一定程度上加剧疾病对宿主的负面影响。环境温度变化可能会重组野生动物的肠道微生物群，而微生物反应涉及许多生理和病理过程。已有研究表明，长期暴露在湿热环境中的小鼠会出现肠道微生物生态失调。中枢神经系统（CNS）通过肠-脑轴与肠道微生物群密切互动，以响应来自内部和外部环境的信号。越来越多的证据表明，肠道微生物多样性的变化会导致神经系统疾病的发生，如自助餐厅饮食诱导的肠道微生物群（包括链球菌、乳酸杆菌和丁酸杆菌）下调被认为是大鼠记忆缺陷的主要原因。据报道，在小鼠模型中，肠道微生物改善也是抗抑郁治疗的潜在机制。在一项临床试验中，从一名健康年轻人身上移植的粪便微生物群减轻了患者的焦虑和抑郁行为。由于肠道微生物群与神经功能之间的密切关系，研究特定环境条件下肠道微生物群的特征有助于探索神经精神疾病的治疗策略。
肠道微生物群是参与宿主代谢产物产生和代谢调节的代谢“器官”，肠道微生物群和胆汁酸代谢之间的相互作用已被广泛报道。初级胆汁酸由肝脏中的胆固醇合成，并由肠道细菌产生的酶进一步消化为次级胆汁酸。大多数次生胆汁酸被重吸收进入循环系统的血清，作为肠道和中枢神经系统之间交流的关键信号分子，调节大脑中的神经炎症和突触可塑性。
图2 潮湿的高温环境会影响肠道菌群和肠道菌群相关代谢（摘自Nature Communications ）
该研究条件饲养小鼠模型研究了潮湿高温环境对大脑和肠道微生物群的影响。使用行为测试、电生理记录、神经递质表达分析、神经炎症和皮质突变基因筛查来研究神经系统疾病。16SrRNA测序和质谱法研究了肠道微生物群和代谢物的变化，并通过无菌（GF）小鼠的粪便微生物群移植和暴露于湿热环境的小鼠的益生菌给药进一步评估了其对神经系统疾病的影响。
研究表明，潮湿的高温环境损害了肠道微生物群（如鼠乳杆菌下调）和胆汁酸代谢（如石胆酸上调），并加重了神经炎症、皮质兴奋/抑制（E/I）失衡和类焦虑行为的发生，而益生菌给药则逆转了这些异常情况。在湿热季节，受试者的肠道菌群和血清硫酸（LCA）水平也发生了类似的变化。该研究揭示了湿热环境对焦虑症的影响及其潜在机制，有助于相关人员制定干预方法。
本文原文来自搜狐