海南野生猕猴脑-肠轴双向调控机制研究：心理应激诱导肠道菌群-代谢物互作对神经功能的调控作用

本研究首次揭示野生海南猕猴在圈养应激下肠道菌群结构与功能的重编程特征，发现应激特异性微生物标志物（如Faecalibacterium prausnitzii）与神经活性代谢物（如香豆素衍生物C10757）的关联机制。通过多组学整合分析（宏基因组+代谢组），阐明菌群通过"短链脂肪酸-下丘脑垂体肾上腺轴（HPA轴）"和"色氨酸代谢-5-羟色胺（5-HT）"等通路介导脑肠双向调控，为野生动物保护中的非侵入性应激监测（AUC=0.999）和微生物靶向干预提供新策略。

　　

ABSTRACT

研究首次在野生灵长类模型中证实心理应激通过脑-肠轴双向调控途径显著改变肠道菌群结构。圈养应激导致海南猕猴肠道微生物α多样性指数Chao1显著降低（P=0.041），β多样性分析显示组间差异极显著（R²=0.1752，P=0.008）。LEfSe分析鉴定出100个差异菌属，其中圈养组富集Odoribacter和Enterobacter，野生组优势菌Pasteurella与纤维素降解功能相关。代谢组学发现1,958种差异代谢物，圈养组香豆素衍生物（如安哥letin）与神经活性通路显著相关。

INTRODUCTION

非人灵长类作为理想的人类疾病模型，其野生种群（如海南猕猴亚种）具有未受干扰的天然菌群特征。既往研究多局限于啮齿类模型，而本研究选择完全未驯化的野生猕猴，通过模拟人类现代社会压力场景（圈养环境转换），为脑-肠轴研究提供进化相关背景。特别关注HPA轴和迷走神经在菌群-代谢物-神经通讯中的枢纽作用。

RESULTS

不同应激水平下的肠道菌群特征

圈养猕猴表现出明显抑郁行为（图1A），菌群物种累积曲线显示采样充分。宏基因组分析鉴定出8,702个物种，圈养组特有物种减少至250种（野生组491种）。功能注释显示圈养组碳水化合物活性酶（CAZymes）基因显著增加，包括21种糖苷水解酶（GH3/GH13）和3种糖基转移酶（GT3/GT4）（P<0.05）。

应激诱导的菌群功能异常

KEGG分析揭示圈养组次级胆汁酸生物合成通路上调，而野生组富集鞘脂代谢和甲烷代谢通路（图2D）。抗生素抗性基因（ARGs）分析显示圈养组四环素和大环内酯类抗性基因丰度显著升高（P<0.05），反映饮食改变驱动的微生物适应。

代谢物谱重塑

非靶向代谢组检测到圈养组999种代谢物上调，959种下调（图5C）。ROC分析鉴定出高区分度生物标志物C10757（AUC=0.999）。MetOrigin溯源显示126个代谢物与KEGG数据库匹配，其中25种为菌群特异性产物。

多组学整合分析

相关网络显示野生组Pasteurella菌属与硫代羧酸衍生物呈正相关（r>0.3，P<0.01），而圈养组Ligilactobacillus与二苯并氧氮卓类化合物关联。通路富集发现丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢和逆行内源性大麻素信号通路在应激调控中起核心作用（图6B）。

DISCUSSION

研究发现心理应激通过改变菌群组成（如Faecalibacterium prausnitzii减少）影响宿主神经活性代谢物（如香豆素）的产生，形成"应激-菌群-脑功能"反馈环路。该机制在野生动物保护中具有双重价值：①微生物特征可作为非侵入性应激生物标志物；②菌群干预可能成为缓解圈养动物心理障碍的新靶点。研究建立的猕猴模型为理解人类压力相关疾病（如抑郁症）提供进化视角。

MATERIALS AND METHODS

实验采用海南陵水自然保护区野生猕猴（n=30）与救助站圈养个体（n=30）配对设计。粪便样本经液氮速冻后，使用MagPure试剂盒提取DNA。宏基因组测序在DNBSEQ平台完成（PE150），代谢组采用Q Exactive高分辨质谱（正负离子模式）。数据分析整合Kraken2物种注释、CAZy酶分类和CARD抗性基因数据库，统计检验均通过FDR校正。