Journal of Neurochemistry: 大肠微生物参与调控生长猪下丘脑神经递质表达

之前研究通过无菌动物模型、抗生素干预等不同手段已经证实了肠道微生物参与宿主（人和动物）脑功能的调控过程，而其调控机制还未明晰。肠道微生物具有区室特异性，与小肠微生物相比，大肠微生物数量更多、菌群组成更多样，同时大肠微生物具有较强的发酵能力。因此，作者推测大肠微生物对宿主脑功能的影响可能更大。该研究利用瘘管猪作为研究对象，通过回肠末端瘘管灌注广谱抗生素特异性地干预大肠微生物菌群，研究大肠微生物区系改变对生长猪脑部功能的影响。研究利用16S RNA 高通量测序分析生长猪消化道微生物菌群结构后发现，抗生素回肠末端灌注后，小肠微生物菌群结构无显著变化，而大肠微生物菌群多样性减少，后壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）相对丰度增加，拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度降低，表明了回肠末端抗生素灌注特异性地引起了大肠微生物区系改变。此外，该研究对大肠微生物代谢进行分析后发现，大肠微生物碳水化合物代谢减弱，而芳香族氨基酸代谢增强。芳香族氨基酸（Aromatic amino acid）在机体中是一类非常重要的氨基酸，尤其是神经递质5-羟色胺、多巴胺的合成前体物。该研究发现，抗生素回肠末端灌注后，大肠、血液和下丘脑中的芳香族氨基酸浓度下降，同时伴随着血液和下丘脑5-羟色胺和多巴胺浓度的下降。该研究利用转录组学对下丘脑功能基因分析后发现，下丘脑神经递质转运体（5-羟色胺转运体SERT、多巴胺转运体DAT）、合成酶（色氨酸羟化酶TPH2、芳香族氨基酸脱羧酶AADC）、神经营养因子BDNF等基因表达上调，表明了脑部神经递质合成和转运过程增强以应对神经递质含量的减少。

综上所述，该研究首次利用回肠末端抗生素灌注的干预方式探究了大肠微生物在机体脑肠轴中发挥的作用。该研究的结果间接揭示了大肠微生物可能通过调控血液中芳香族氨基酸的浓度来参与脑部神经递质的表达。此外，通过特异性干预大肠微生物区系调控神经系统功能的潜在手段将为临床医学领域中神经疾病的治疗提供新的思路。 

文章来源：Gao K, et al. (2018) Antibiotics-induced modulation of large intestinal microbiota altered aromatic amino acid profile and expression of neurotransmitters in the hypothalamus of piglets. Journal of neurochemistry. DOI: 10.1111/jnc.14333