慢性社会挫败应激小鼠抑郁样行为、肠道微生物组和粪便代谢组的动态变化：探索抑郁症发病机制与干预新靶点

《Translational Psychiatry》：Dynamic alterations of depressive-like behaviors, gut microbiome, and fecal metabolome in social defeat stress mice

为探究抑郁症发病机制及干预靶点，研究人员以慢性社会挫败应激（CSDS）小鼠为模型，研究抑郁样行为、肠道微生物组和粪便代谢组变化。结果发现三者在不同应激阶段有显著改变，还确定了关键细菌和代谢物，为抑郁症研究提供新视角。

　　抑郁症，这个如同幽灵般的疾病，在全球范围内肆意蔓延，大约影响着 3.5 亿人，并且预计到 2030 年将成为全球疾病负担的首要原因。它的发病机制极为复杂，尽管存在单胺失衡、神经内分泌功能障碍、神经炎症和神经可塑性受损等多种假说，但没有一个能完全解释其发病原因。而且，抑郁症患者在不同阶段症状各异，治疗时还面临着药物副作用、症状缓解率低和复发率高等难题，这使得进一步探索其潜在机制变得刻不容缓。

近年来，肠道微生物群与中枢神经系统之间的联系逐渐受到关注，“微生物 - 肠道 - 大脑” 轴的发现，让人们意识到肠道微生物群可能在抑郁症的发生发展中扮演着重要角色。已有研究表明，肠道微生物群的失调与多种神经精神疾病相关，移植抑郁症患者的肠道微生物群能使啮齿动物出现抑郁样行为，而益生菌治疗和补充肠道微生物群衍生的代谢物则能缓解抑郁样症状。然而，在慢性应激（如慢性社会挫败应激，CSDS）过程中，抑郁样行为、肠道微生物群和粪便代谢物在不同阶段（早期、中期、晚期和终点阶段）如何变化，以及它们之间的相互关系仍不明确。

为了解开这些谜团，重庆医科大学的研究人员开展了一项深入研究。他们利用 CSDS 模型，对不同应激天数（1 天、4 天、7 天和 10 天）的小鼠进行研究，旨在揭示抑郁样行为、肠道微生物组和粪便代谢组的动态变化规律，以及它们之间的潜在联系，为抑郁症的发病机制和干预靶点提供新的见解。该研究成果发表在《Translational Psychiatry》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过行为学测试，包括社会互动测试（SIT）、蔗糖偏好测试（SPT）、悬尾测试（TST）和旷场测试（OFT），评估小鼠的抑郁样行为。其次，对小鼠粪便样本进行 16S rRNA 测序、宏基因组分析和代谢组学分析，以探究肠道微生物群的结构、功能和粪便代谢物的变化。此外，运用加权基因共表达网络分析（WGCNA）和中介分析，确定与应激暴露和抑郁样行为相关的关键细菌和代谢物，并验证临床队列数据和小鼠血清及脑代谢物。

抑郁样行为变化：研究人员将不同天数的社会挫败应激暴露组分别标记为 1xSD、4xSD、7xSD 和 10xSD 组。通过多种行为学测试评估小鼠抑郁样行为，发现 10xSD 组小鼠出现明显的社会回避、快感缺失、绝望和焦虑行为。进一步比较 4 个社会挫败应激易感组与对照组，发现随着应激暴露时间增加，社会回避和快感缺失显著加重，尤其在 7xSD 和 10xSD 组；而绝望行为在 1xSD 组最为明显，且随应激波动。通过斯皮尔曼相关性分析还发现，社会互动（SI）比率和蔗糖偏好与应激暴露密切相关。这表明社会回避和快感缺失与应激强度呈正相关，而绝望行为在应激早期更突出，且在整个应激过程中波动变化。

肠道微生物群改变：16S rRNA 分析显示，不同应激组小鼠的肠道微生物群结构和组成存在明显差异，PCoA 分析表明 7xSD 和 10xSD 组与对照组在 PCo1 轴上有显著差异，但各组间的 α 多样性无明显差异。在属和家族水平上，肠道微生物群组成发生了变化。LEfSe 分析确定了与应激暴露显著相关的细菌属，如 Parabacteroides 等 5 个属与应激暴露呈负相关，Lachnospiraceae_UCG - 001 等 5 个属呈正相关。这些结果表明，特定肠道微生物群随着社会挫败应激持续时间的延长而显著变化，尤其是在 4xSD、7xSD 和 10xSD 组。

微生物功能变化：基于宏基因组数据的 KEGG 注释预测微生物功能，LEfSe 分析确定了 23 条差异富集的功能通路。对照组、1xSD 和 7xSD 组主要以代谢相关通路为主，而 4xSD 和 10xSD 组则富含疾病相关通路。斯皮尔曼相关性分析发现，与应激暴露密切相关的前 10 条通路主要是代谢相关的，且在 10xSD 组中显著减少。WGCNA 分析确定了 17 个模块，其中 MEblue 模块随应激暴露从正相关变为负相关，MElightcyan 模块在高应激条件下相关性增强，这些模块富含氨基酸代谢、核苷酸代谢等代谢相关通路。这说明微生物功能变化在 10xSD 组最为明显，且代谢通路在不同 CSDS 阶段呈现不同的响应模式，体现了肠道微生物群对社会挫败应激的复杂适应机制。

粪便代谢组变化：通过对粪便样本进行非靶向代谢组学分析和 WGCNA 分析，研究人员发现不同应激组的粪便代谢物分布存在明显差异，确定了 MEcyan 和 MEdarkred 等模块与应激暴露呈一致变化，可能代表对不同应激持续时间的抑制和适应性反应。这些模块中的主要代谢物类别包括羧酸、脂肪酰、类固醇和异戊二烯脂质等，其中一些特定代谢物如乙酰甘氨酸、戊酸等在不同模块间差异显著，且与应激暴露密切相关。这表明社会挫败应激显著改变了粪便代谢物谱，不同模块中的特定代谢物可能代表小鼠在 CSDS 过程中应对应激的不同途径。

社会挫败应激、行为表型、微生物特征和粪便代谢物之间的关系：中介分析确定了 6 个显著的中介联系，表明社会挫败应激可能通过肠道微生物群影响粪便代谢物，进而影响抑郁样行为。例如，SI 比率与 Lachnospiraceae_UCG - 001 和 Bacteroides 的丰度呈负相关，与牛磺鹅去氧胆酸和 N - 乙酰天冬氨酸呈正相关。临床抑郁症队列验证发现，抑郁样小鼠和抑郁症患者粪便中的戊酸水平显著降低，且与小鼠的蔗糖偏好显著相关。进一步分析血清和脑代谢物发现，随着应激持续时间延长，粪便中 N - 乙酰天冬氨酸丰度降低，而血清和大脑皮层中其丰度增加。此外，应激暴露还与血清和大脑皮层中的神经递质 / 激素代谢物密切相关。这些结果突出了特定细菌属和粪便代谢物在社会挫败应激诱导的抑郁样行为中的潜在作用。

研究结论表明，该研究揭示了不同 CSDS 阶段抑郁样行为、肠道微生物群和粪便代谢物的特征，并确定了关键细菌和粪便代谢物，这些物质可能参与调节社会挫败应激反应和抑郁样行为。然而，研究存在一些局限性，如仅使用雄性小鼠、动物处于青春期后期、粪便样本量有限等。尽管如此，这些发现仍为抑郁症的发病机制提供了新的见解，为未来抑郁症的干预研究指明了方向，有望推动抑郁症治疗新靶点的开发和相关治疗方法的创新。