氣候和環(huán)境變化威脅著人類的心理健康，但仍不清楚特定環(huán)境條件對(duì)神經(jīng)精神疾病的影響。
2024年7月7日，暨南大學(xué)陳孝銀及周立兵共同通訊在Nature Communications在線發(fā)表題為“Humid heat environment causes anxiety-like disorder via impairing gut microbiota and bile acid metabolism in mice”的研究論文，該研究使用雄性小鼠模型探索了潮濕的高溫環(huán)境對(duì)生物大腦和腸道微生物群的影響。結(jié)果表明，潮濕的高溫環(huán)境會(huì)導(dǎo)致雄性小鼠出現(xiàn)類似焦慮的行為。微生物16SrRNA測(cè)序分析顯示，潮濕的高溫環(huán)境導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)（如鼠乳桿菌豐度降低），代謝組學(xué)顯示血清次生膽汁酸（如石膽酸）水平升高。
血清和皮質(zhì)中促炎細(xì)胞因子的表達(dá)升高、PI3K/AKT/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)的激活和皮質(zhì)中的小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)表明神經(jīng)炎癥增加。值得注意的是，將潮濕高溫環(huán)境中飼養(yǎng)小鼠的微生物群移植到無(wú)菌小鼠中極易重現(xiàn)此類異常，且鼠乳桿菌給藥能夠逆轉(zhuǎn)這些異常。在濕熱季節(jié)采集的人類樣本也顯示出鼠乳桿菌豐度下降，血清巖膽酸濃度增加。總之，濕熱環(huán)境誘發(fā)的腸道菌群失調(diào)通過(guò)損害膽汁酸代謝和增強(qiáng)神經(jīng)炎癥來(lái)加重焦慮癥的發(fā)生，益生菌給藥是這些疾病的潛在治療策略。
精神健康是全球公眾關(guān)注的問(wèn)題，神經(jīng)精神障礙患者的數(shù)量正不斷增加。焦慮障礙是人類最常見的神經(jīng)精神障礙，全球患病率為0.9–28.3%，且已經(jīng)成為高收入和低收入國(guó)家的第六大殘疾原因?；加薪箲]癥的患者通?；加衅渌窠?jīng)精神疾病，如抑郁癥，且情緒和行為癥狀導(dǎo)致的功能障礙可能會(huì)伴隨一生。焦慮癥的病因?qū)W很復(fù)雜，近期研究報(bào)道年齡、性別、遺傳和社會(huì)壓力等風(fēng)險(xiǎn)因素與焦慮癥的發(fā)病率有關(guān)。
濕度、溫度和氣壓等氣候因素與疲勞綜合征、抑郁和焦慮等負(fù)面情緒的發(fā)作有顯著相關(guān)性。先前的研究表明，極端高溫和高濕度會(huì)影響情緒和行為，并增加精神分裂癥、躁狂癥和神經(jīng)紊亂等疾病的發(fā)生。隨著全球變暖問(wèn)題的進(jìn)一步加劇，極端濕熱環(huán)境對(duì)人類負(fù)面情緒（如焦慮）的影響將進(jìn)一步增加，環(huán)境變化對(duì)心理健康的影響已引起越來(lái)越多的關(guān)注。然而，尚不清楚氣候（如溫度和濕度）的變化如何導(dǎo)致神經(jīng)精神障礙。就診記錄顯示，在極其炎熱或潮濕的天氣里，精神病患者去急診室就診的次數(shù)增加了。有研究報(bào)道，平均溫度的上升與焦慮幾率的增加有關(guān)，平均濕度的上升與抑郁和焦慮的發(fā)生有關(guān)。氣候變化是全球健康面臨的最大威脅，這一點(diǎn)已經(jīng)形成共識(shí)。政府間氣候變化專門委員會(huì)預(yù)測(cè)，未來(lái)幾十年，熱浪和濕熱導(dǎo)致應(yīng)激的強(qiáng)度和頻率將會(huì)增加。一項(xiàng)來(lái)自世界各地區(qū)的薈萃分析表明高溫與心理健康相關(guān)死亡率和發(fā)病率之間呈正相關(guān)。然而，尚不清楚濕熱環(huán)境引起神經(jīng)精神障礙的作用機(jī)制，也缺乏相應(yīng)的干預(yù)策略。
圖1 潮濕的高溫環(huán)境引起類似焦慮的行為并破壞小鼠的皮質(zhì)E/I平衡（摘自Nature Communications）
腸道微生物群是環(huán)境變化導(dǎo)致的疾病發(fā)生的重要因素，在一定程度上加劇疾病對(duì)宿主的負(fù)面影響。環(huán)境溫度變化可能會(huì)重組野生動(dòng)物的腸道微生物群，而微生物反應(yīng)涉及許多生理和病理過(guò)程。已有研究表明，長(zhǎng)期暴露在濕熱環(huán)境中的小鼠會(huì)出現(xiàn)腸道微生物生態(tài)失調(diào)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）通過(guò)腸-腦軸與腸道微生物群密切互動(dòng)，以響應(yīng)來(lái)自內(nèi)部和外部環(huán)境的信號(hào)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，腸道微生物多樣性的變化會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生，如自助餐廳飲食誘導(dǎo)的腸道微生物群（包括鏈球菌、乳酸桿菌和丁酸桿菌）下調(diào)被認(rèn)為是大鼠記憶缺陷的主要原因。據(jù)報(bào)道，在小鼠模型中，腸道微生物改善也是抗抑郁治療的潛在機(jī)制。在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，從一名健康年輕人身上移植的糞便微生物群減輕了患者的焦慮和抑郁行為。由于腸道微生物群與神經(jīng)功能之間的密切關(guān)系，研究特定環(huán)境條件下腸道微生物群的特征有助于探索神經(jīng)精神疾病的治療策略。
腸道微生物群是參與宿主代謝產(chǎn)物產(chǎn)生和代謝調(diào)節(jié)的代謝“器官”，腸道微生物群和膽汁酸代謝之間的相互作用已被廣泛報(bào)道。初級(jí)膽汁酸由肝臟中的膽固醇合成，并由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的酶進(jìn)一步消化為次級(jí)膽汁酸。大多數(shù)次生膽汁酸被重吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的血清，作為腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間交流的關(guān)鍵信號(hào)分子，調(diào)節(jié)大腦中的神經(jīng)炎癥和突觸可塑性。
圖2 潮濕的高溫環(huán)境會(huì)影響腸道菌群和腸道菌群相關(guān)代謝（摘自Nature Communications）
該研究條件飼養(yǎng)小鼠模型研究了潮濕高溫環(huán)境對(duì)大腦和腸道微生物群的影響。使用行為測(cè)試、電生理記錄、神經(jīng)遞質(zhì)表達(dá)分析、神經(jīng)炎癥和皮質(zhì)突變基因篩查來(lái)研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病。16SrRNA測(cè)序和質(zhì)譜法研究了腸道微生物群和代謝物的變化，并通過(guò)無(wú)菌（GF）小鼠的糞便微生物群移植和暴露于濕熱環(huán)境的小鼠的益生菌給藥進(jìn)一步評(píng)估了其對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的影響。研究表明，潮濕的高溫環(huán)境損害了腸道微生物群（如鼠乳桿菌下調(diào)）和膽汁酸代謝（如石膽酸上調(diào)），并加重了神經(jīng)炎癥、皮質(zhì)興奮/抑制（E/I）失衡和類焦慮行為的發(fā)生，而益生菌給藥則逆轉(zhuǎn)了這些異常情況。在濕熱季節(jié)，受試者的腸道菌群和血清硫酸（LCA）水平也發(fā)生了類似的變化。該研究揭示了濕熱環(huán)境對(duì)焦慮癥的影響及其潛在機(jī)制，有助于相關(guān)人員制定干預(yù)方法。
參考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49972-w
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