患有社交焦虑症的青少年的肠道微生物群与中前额叶皮层的行为改变和代谢变化有关

《Journal of Affective Disorders》：Gut microbiota from adolescents with social anxiety disorder is associated with behavioral alterations and metabolic changes in the medial prefrontal cortex

社交焦虑障碍（SAD）患者肠道菌群通过粪菌移植（FMT）影响大鼠行为及前额叶代谢，提示微生物-脑轴在SAD发病机制中的作用。

　　该研究由来自上海精神卫生中心的科学家团队完成，主要探讨了社交焦虑障碍（Social Anxiety Disorder, SAD）患者肠道微生物群与行为及代谢变化之间的潜在联系。通过粪便微生物移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）的方法，研究人员将SAD患者的肠道微生物群移植到新生大鼠体内，观察其对大鼠行为和大脑代谢的影响。这项研究不仅有助于理解SAD的发病机制，也为未来开发基于肠道微生物群的干预策略提供了科学依据。

社交焦虑障碍是一种在青少年时期常见且具有显著社会功能损害的神经精神疾病，其特征是患者在社交情境中表现出明显的恐惧和焦虑情绪。尽管已有研究表明肠道微生物群可能与多种神经精神疾病的发病机制相关，但其在SAD中的具体作用仍不明确。因此，本研究旨在通过FMT技术，探索SAD患者肠道微生物群是否能够影响宿主的大脑功能和行为表现。为了确保研究的科学性和可靠性，研究人员选择了40名首次发作、无共病且未接受药物治疗的青少年SAD患者，以及32名在人口学特征上匹配的健康对照组。通过对这些患者的粪便样本进行16S rDNA扩增子测序，研究人员获得了其肠道微生物群的组成信息，并将这些样本用于大鼠的微生物移植实验。

在实验过程中，研究人员将SAD患者的肠道微生物群通过口腔灌胃的方式移植到新生大鼠体内，并在大鼠从出生后第1天到青春期的各个阶段进行行为测试、微生物群检测以及中脑前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）的非靶向代谢组学分析。mPFC是大脑中与社会认知、情绪调节和自我参照处理密切相关的重要区域，其功能异常可能与社交焦虑等情绪障碍有关。通过这种方法，研究人员能够在控制条件下，观察SAD相关微生物群对宿主大脑和行为的影响。

研究结果显示，SAD患者的肠道微生物群组成发生了显著变化，而接受这些微生物群移植的大鼠则表现出类似SAD的行为特征，如焦虑样行为和对社交新奇性的偏好降低。此外，这些大鼠的微生物群谱与SAD患者存在部分重叠，表明SAD相关的微生物群可能对宿主行为产生影响。更进一步的分析发现，这些行为变化与肠道微生物群的差异密切相关，而SAD大鼠的中脑前额叶皮层中也检测到了显著的代谢变化。这些结果为SAD与肠道微生物群之间的潜在联系提供了实验证据，并提示了肠道-大脑轴（gut-brain axis）可能在SAD的发病机制中起着重要作用。

肠道-大脑轴是指肠道微生物群与中枢神经系统之间的双向交流系统，其涉及神经、内分泌、代谢和免疫等多重通路。近年来，越来越多的研究表明，肠道微生物群可能通过这种轴对情绪和行为产生影响。例如，某些肠道细菌，如乳酸杆菌（Lactobacillus）和双歧杆菌（Bifidobacterium），能够产生具有神经活性的化合物，如γ-氨基丁酸（GABA）、血清素（serotonin）和乙醯胆碱（acetylcholine）。尽管这些微生物来源的神经递质可能无法直接穿过血脑屏障，但它们可能通过迷走神经的神经信号传递、免疫调节或循环代谢物等途径间接影响大脑功能。这种神经发育假说在青少年时期尤为重要，因为此时与情绪调节和社交行为相关的大脑区域正处于关键的成熟阶段。因此，研究肠道微生物群对大脑的影响，特别是在这一发育窗口期，具有重要的科学意义。

此外，研究还发现，SAD患者的肠道微生物群变化与其它神经精神疾病（如自闭症谱系障碍、精神分裂症和重度抑郁症）中的微生物群变化存在一定的重叠。这表明，SAD相关的微生物群特征可能并非完全特异，而是反映了更广泛的宿主-微生物群相互作用的紊乱，这些紊乱可能与神经发育或应激反应有关。因此，本研究的目标并非定义诊断性的微生物标志物，而是通过实验模型，探讨SAD相关微生物群对宿主的机制性影响，并验证微生物群与大脑之间的相互作用。这种研究方法不仅有助于揭示SAD的潜在病因，也为未来的治疗策略提供了新的思路。

本研究采用的实验设计具有一定的创新性和严谨性。研究人员选择了青少年SAD患者作为供体，以确保微生物群的来源具有代表性。同时，他们选择了新生大鼠作为受体，因为新生大鼠的内源性微生物群尚未成熟，能够更好地接受外源性微生物群的移植。这种方法有助于捕捉肠道-大脑相互作用的发育轨迹，并能够研究SAD相关微生物群对大脑代谢和行为的长期影响。特别是，青少年时期是SAD发病的高风险阶段，因此研究这一时期微生物群对大脑的影响具有重要的临床意义。

在研究过程中，研究人员对所有参与者进行了详细的筛查，以确保数据的准确性和实验的可靠性。他们采用了人口学数据和粪便样本收集的方法，并通过标准化的流程对样本进行了处理。同时，他们对所有数据进行了统计分析，以确保结果的科学性和可重复性。通过这些方法，研究人员能够更准确地评估SAD相关微生物群对宿主的影响，并为未来的研究提供可靠的参考数据。

本研究的结果表明，SAD患者的肠道微生物群可能在宿主行为和大脑代谢中发挥重要作用。接受这些微生物群移植的大鼠表现出与SAD相似的行为特征，如焦虑样行为和对社交新奇性的偏好降低，这提示了肠道微生物群可能通过影响大脑功能来调节情绪和行为。此外，这些行为变化与肠道微生物群的差异密切相关，而SAD大鼠的中脑前额叶皮层中也检测到了显著的代谢变化。这些结果不仅支持了肠道-大脑轴在SAD中的作用，也为未来探索微生物群与情绪障碍之间的机制性联系提供了重要的实验依据。

在讨论部分，研究人员进一步分析了这些结果的意义。他们指出，肠道微生物群可能通过多种途径影响大脑功能，包括神经信号传递、免疫调节和代谢物的循环。这些机制可能在青少年时期尤为关键，因为此时大脑正处于快速发育阶段，容易受到外部因素的影响。因此，研究肠道微生物群对大脑的影响，特别是在这一时期，具有重要的临床和科研价值。此外，研究人员还强调，由于SAD相关微生物群的变化可能与其他神经精神疾病存在重叠，因此需要进一步的研究来明确其特异性，并探讨其在神经发育和应激反应中的具体作用。

本研究的创新之处在于，它不仅关注了SAD相关微生物群对宿主行为的影响，还特别关注了中脑前额叶皮层的代谢变化。通过整合行为、微生物群和代谢组学的分析方法，研究人员能够更全面地评估SAD相关微生物群对大脑的影响。这种方法不仅提高了研究结果的科学性和可靠性，也为未来探索微生物群与神经精神疾病之间的机制性联系提供了新的研究工具。此外，研究人员还指出，尽管FMT能够提供一定的实验依据，但其在研究微生物群与大脑之间的相互作用时仍存在一定的局限性，例如无法完全模拟自然的微生物群落演替过程。因此，未来的研究需要结合多种方法，以更全面地理解微生物群与大脑之间的复杂关系。

本研究的资助来源包括国家自然科学基金、中央高校基本科研基金以及STI 2030重大专项等。这些资助不仅支持了研究的实施，也为研究人员提供了必要的资源和条件。同时，研究人员还强调了研究的伦理和科学规范，指出他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本研究的客观性。此外，研究团队还感谢了多位专家和机构的支持，包括上海精神卫生中心的专家在受试者招募方面的帮助，以及临床医学研究中心在统计分析方面的支持。

总体而言，本研究为理解SAD与肠道微生物群之间的潜在联系提供了重要的科学依据。通过FMT技术，研究人员能够在控制条件下，观察SAD相关微生物群对宿主行为和大脑代谢的影响，这为未来开发基于肠道微生物群的干预策略提供了理论支持。此外，本研究还强调了研究方法的创新性和严谨性，特别是在整合行为、微生物群和代谢组学分析方面，为未来的研究提供了新的思路和方向。尽管研究结果表明肠道微生物群可能在SAD的发病机制中起着重要作用，但其具体的作用机制仍需进一步的研究来阐明。因此，未来的研究需要结合更多的实验手段和临床数据，以更全面地理解肠道微生物群与神经精神疾病之间的复杂关系。