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为探究急性应激对肠道菌群代谢及肠脑屏障功能的影响，研究人员开展了急性应激与短链脂肪酸（SCFA）相关研究。结果发现，急性应激降低了盲肠 SCFA 浓度，而 SCFA 能保护肠脑屏障。该研究为理解应激与健康关系提供新依据。
在生活中，压力如影随形。长期的慢性压力会对大脑和胃肠道产生显著影响，是多种神经精神疾病和肠脑疾病的重要风险因素。然而，目前人们对于急性应激在分子和功能层面如何影响肠道的了解还不够深入。特别是急性应激与肠道微生物群之间的关系，以及这种关系如何影响肠道和大脑的屏障功能，仍是未解之谜。为了揭开这些谜团，来自国外的研究人员开展了一项意义重大的研究。
研究人员旨在明确急性应激是否会调节肠道中短链脂肪酸（SCFA）的产生，以及这种调节对胃肠道和血脑屏障功能的影响。他们通过一系列实验，为我们揭示了急性应激与 SCFA 之间的复杂联系，以及这些联系对健康的重要意义。该研究成果为我们理解应激与健康的关系提供了新的视角，也为后续干预措施的开发奠定了基础。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面，使用雄性 C57/BL6 小鼠，包括无菌小鼠、定植无菌小鼠和常规小鼠，进行急性束缚应激实验。通过超高效液相色谱 - 串联质谱技术对盲肠内容物中的 SCFA 进行定量分析，并开展非靶向代谢组学研究。在细胞实验中，选用人癌细胞（T84）和小鼠脑内皮细胞（bEnd.3），通过检测跨上皮 / 内皮电阻（TEER）、进行通透性 FITC 测定、免疫荧光成像、定量 PCR 以及 MTT 细胞活力测定等实验，探究 SCFA 对细胞屏障功能的影响。
研究结果
- 急性束缚应激降低盲肠丁酸、乙酸和丙酸含量：研究人员检测了不同微生物状态小鼠在急性束缚应激前后盲肠中 SCFA 的浓度。结果显示，应激与微生物状态对丁酸、丙酸和乙酸浓度存在显著的交互作用。常规小鼠在应激 45 分钟后，丁酸和乙酸减少；定植无菌小鼠在应激后，丁酸、丙酸和乙酸均减少。这表明应激会降低肠道中部分 SCFA 的含量。
- 急性束缚应激降低盲肠二糖和单糖含量：由于 SCFA 主要来源于膳食纤维的细菌降解，研究人员进一步检测了应激对相关膳食底物的影响。结果发现，急性束缚应激改变了一些寡糖、二糖和单糖的含量，且多数单糖含量在应激后降低。此外，一些能量代谢相关的代谢物和微生物产生的代谢物浓度也发生了变化，这表明应激可能导致微生物代谢的整体改变。
- 急性束缚应激降低结肠黏膜中参与能量代谢的代谢物含量：SCFA 是肠道上皮细胞的关键能量底物，研究人员检测了结肠黏膜中能量代谢相关代谢物的变化。发现微生物相关的三羧酸（TCA）循环底物 2 - 甲基柠檬酸在常规小鼠应激后立即减少，部分 TCA 循环成分也降低，说明急性应激对结肠黏膜中能量代谢相关代谢物有影响。
- 特定浓度的短链脂肪酸保护肠道屏障完整性：用不同浓度的丁酸、丙酸和乙酸处理 T84 细胞，并设置有无脂多糖（LPS）刺激的实验组。通过 TEER 和 FITC 测定发现，LPS 会破坏肠道屏障完整性，而预处理丁酸（1、10mM）、丙酸（10mM）和乙酸（10mM）能显著防止 LPS 诱导的肠道屏障通透性增加，且这些浓度的 SCFA 不影响细胞活力。
- 特定浓度的短链脂肪酸保护血脑屏障完整性：用不同浓度的丁酸、丙酸和乙酸处理 bEnd.3 细胞，并设置有无 LPS 刺激的实验组。结果显示，LPS 会破坏血脑屏障完整性，而预处理丁酸（1、10μM）、丙酸（0.1、1、10、100μM）或乙酸（100μM）能显著增加 TEER，保护血脑屏障，且这些浓度的 SCFA 不影响细胞活力。
- 短链脂肪酸增加紧密连接蛋白丰度并诱导褶皱形成：通过免疫荧光成像和 qPCR 检测发现，LPS 会降低 T84 细胞中紧密连接蛋白 ZO - 1 的丰度，而预处理 10mM 的丁酸、丙酸或乙酸能显著保护 ZO - 1 蛋白水平。此外，丁酸和丙酸还增加了 ZO - 1 蛋白的褶皱形成，且这三种 SCFA 均增加了 LPS 处理细胞中 ZO - 1 基因的表达。
- 短链脂肪酸调节其受体的基因表达：检测 SCFA 受体 FFAR3 和 FFAR2 的基因表达发现，丁酸和丙酸对 FFAR3 和 FFAR2 的表达有不同影响，且存在 LPS、处理和两者相互作用的影响，说明 SCFA 可能通过调节受体基因表达发挥作用。
研究结论与讨论
该研究首次表明，短期应激会破坏肠道微生物群的代谢活动，降低盲肠内容物中 SCFA 的水平。而 SCFA 能够以剂量和化合物依赖的方式调节肠道和血脑屏障的通透性，保护其免受 LPS 的破坏。SCFA 的保护作用可能通过调节紧密连接蛋白的完整性、诱导褶皱形成以及调节受体 FFAR3 和 FFAR2 的基因表达来实现。此外，研究还发现急性应激可能导致微生物发酵过程的改变，影响 SCFA 的产生。这些结果为理解微生物对肠道和血脑屏障的调节机制提供了重要依据，为干预应激相关的健康问题开辟了新的途径。不过，该研究也存在一定局限性，未来需要进一步开展原代结肠细胞和体内模型的研究，考虑性别差异，以及重复和长期急性应激暴露的影响，以更全面地了解急性应激与微生物群 - 肠 - 脑轴之间的关系。
