杜克-新加坡国立大学（Duke-NUS）的一项研究表明，肠道微生物组与焦虑行为之间存在联系。该研究由杜克-新加坡国立大学医学院神经科学与行为障碍项目副教授肖恩·杰（Shawn Je）领导，旨在探讨肠道微生物组如何影响大脑功能，特别是焦虑行为。
研究背景与问题
该项目始于2013年，当时肖恩·杰教授遇到了来自卡罗琳学院的访问教授斯文·佩特森（Sven Petterson）。佩特森教授当时在新加坡国家癌症中心（NCCS）工作，已经建立了无菌设施来研究癌症与肠道微生物组之间的关系。肖恩·杰教授的研究团队当时正在研究自闭症，并注意到许多自闭症儿童也患有胃肠道问题。这激发了他对肠道微生物组与脑部疾病之间关系的兴趣。
为了进一步探索这一关系，肖恩·杰教授请求佩特森教授创建无菌的C57BL/6小鼠，这种小鼠常用于学习、记忆和脑部疾病的研究。随后，这些小鼠在杜克-新加坡国立大学的行为表型设施中接受了行为测试，以评估它们的情绪反应（如恐惧、焦虑、抑郁）、认知能力（如学习和记忆）和社会互动。
研究团队惊讶地发现，无菌的C57BL/6小鼠表现出更高的焦虑水平，尽管它们的社会行为没有显著变化。焦虑是通过将小鼠放置在一个有开放和封闭区域的高架迷宫中进行评估的，测量它们在每个区域停留的时间。这种无菌小鼠的高焦虑水平之前未被报道过，因此研究人员多次重复实验以确认结果。
主要挑战
研究的主要挑战之一是维持无菌设施的一致性，这些设施在新加坡多次搬迁，导致难以稳定供应无菌小鼠，从而延长了研究周期。此外，在无菌环境中进行行为测试增加了实验的复杂性，因为必须严格控制条件以避免污染。
另一个挑战是确定特定脑区中与焦虑相关行为有关的具体神经变化。研究人员使用全脑活动图谱技术，精确定位了哪些神经元负责这些行为，从而集中在受微生物组缺失影响的特定脑区和细胞上。
主要发现
研究的主要发现是识别了无菌小鼠中导致焦虑行为的神经元类型及其机制。缺乏微生物组会广泛影响大脑，但特别改变了杏仁核中的离子通道，而杏仁核是调节恐惧和焦虑等情绪的关键区域。
研究人员还发现，通过重新引入微生物或微生物衍生的代谢产物，可以在无菌小鼠中逆转类焦虑行为。这表明，恢复肠道微生物组可能是治疗焦虑相关障碍的一种有潜力的方法。
意义与潜在疗法
首先，这项研究为通过饮食补充吲哚或引入产生吲哚的肠道微生物作为益生菌，来靶向肠道-大脑轴治疗焦虑相关障碍提供了可能。
其次，这类研究展示了我们体内微生物与更复杂的生物体之间存在的紧密遗传关系。
对读者的意义
该研究强调了肠道微生物组在影响大脑功能，尤其是焦虑相关行为方面的重要作用。研究结果表明，肠道微生物的失衡或缺失可能导致大脑神经回路的变化，特别是在杏仁核等关键情感调节区域。该研究强化了“肠道-大脑轴”的概念，展示了肠道微生物状态如何影响情绪和认知健康。它强调，心理健康不仅受大脑功能的影响，还可能受到消化系统内微生物环境的影响。
下一步研究方向
研究人员仍不清楚为什么特定的离子通道——小电导钾通道（SK2），会在缺乏微生物组的情况下受到影响。他们怀疑缺乏微生物组可能会导致表观遗传变化，在神经发育过程中沉默SK2基因，但仍需进一步研究这些变化如何影响特定脑区的特定细胞。
此外，虽然吲哚治疗可以在缺乏微生物组的情况下逆转类焦虑行为，但其具体机制尚不明确。下一步研究包括探索其他微生物衍生代谢产物，并确定哪些特定类型的微生物可能影响不同的脑相关行为。
未来研究建议
尽管该研究具有前景，但关于微生物组如何通过肠道-大脑轴影响行为的报告仍存在分歧。为了提高一致性和可靠性，重要的是标准化研究中使用的物种，定义明确的无特定病原体条件协议，并确保常规化的可重复方法。此外，虽然动物模型提供了宝贵的见解，但将这些发现转化为其他动物、伴侣动物及最终人类至关重要。
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