多组学技术：解码脑肠轴信号，开辟心理压力性肠健康干预新路径

为筛选介导CRS效应的微生物，作者排除热量摄入干扰并重塑肠道菌群，发现氨苄青霉素、万古霉素和新霉素可削弱CRS对绒毛长度的影响，仅氨苄青霉素缓解隐窝损失，提示革兰氏阳性菌在应激性肠隐窝缺陷中起关键作用。在无菌小鼠中定殖特定乳酸杆菌菌株发现，L. murinus定殖小鼠应激后出现肠道结构损伤和分泌细胞减少，而 L. reuteri定殖小鼠具保护作用，表明乳酸杆菌属特定成员可驱动应激诱导的肠隐窝功能障碍（图 3）。

图3

为探究CRS对肠道代谢信号的影响，研究者对CRS小鼠回肠内容物进行代谢组学测序，发现吲哚乙酸（IAA）水平显著升高。进一步研究显示，L.murinus可将色氨酸转化为IAA，而 L.reuteri 不能。无菌小鼠定植L.murinus 后粪便IAA升高，且IAA处理可降低出芽率、减少潘氏细胞和肠内分泌细胞，并抑制线粒体功能。构建含IAA合成基因的大肠杆菌定植小鼠后，应激诱导的ISC缺陷加剧。综上，微生物代谢物IAA是应激条件下导致ISC功能障碍的关键介质（图 4）。

图4

为探究IAA对ISC线粒体功能的分子作用机制，研究通过整体及单细胞RNA测序发现，IAA通过芳烃受体（AhR）通路上调外源物质代谢相关基因，降低肠道线粒体活性氧及呼吸链复合物 II 活性，下调线粒体完整性与代谢相关基因表达，引发线粒体形态改变。KEGG分析显示其显著影响氧化磷酸化（OXPHOS）功能。综上，IAA破坏线粒体稳态损害ISC功能，模拟应激对肠道的作用（图5）。

图5

为探究IAA和应激对ISC分化代谢通路的重塑机制，研究者通过PCR和代谢组学发现，IAA处理可改变TCA循环和谷氨酸代谢，减少TCA中间产物。同位素追踪显示其抑制谷氨酸衍生的 TCA代谢物，对葡萄糖来源代谢物影响较小。通过丙酮酸脱氢酶激酶抑制剂DCA、补充谷氨酸或 α-KG干预发现，DCA和α-KG可逆转生长抑制，α-KG能缓解应激性肠道上皮损伤。综上，增强α-KG利用的代谢干预可有效改善 IAA和应激所致的ISC功能障碍（图 6）。

图6

为验证研究的临床相关性，研究者分析健康对照组（HC）和重度抑郁症（MDD）患者的肠道微生物数据发现，MDD患者粪便中乳酸菌属丰度及吲哚乙酸（IAA）水平显著升高，IAA前体IAM 浓度降低，且 MDD合并便秘患者IAA水平更高。进一步纳入双相躁狂症（BM）、双相抑郁症（BD）患者分析显示，BM患者乳酸菌丰度显著增加，MDD和BD患者肠道微生物中IAA生物合成基因显著富集。综上，心理应激患者肠道内IAA生成能力普遍增强，可能与肠道合并症发生相关（图7）。

图7