肠道来源的代谢物会改变小鼠的大脑活动和焦虑行为

来自环境的感觉和分子输入的整合塑造了动物的行为。暴露于环境分子的主要场所是胃肠道，在胃肠道中，饮食成分被微生物群化学转化，肠道衍生的代谢物被传播到所有器官，包括大脑。在小鼠中，肠道微生物群影响行为，调节肠道和大脑中的神经递质产生，并影响大脑发育和髓鞘形成模式。尽管广泛涉及体液或神经元连接，但调节肠道‑大脑相互作用的机制仍不明确。曾有报道，在非典型神经发育的小鼠模型中，微生物代谢产物4‑乙基苯基硫酸酯（4EPS）的水平增加。在此，研究人员鉴定了来自肠道微生物组的介导饮食酪氨酸转化为4‑乙基苯酚（4EP）的生物合成基因，利用生物工程技术构建了肠道细菌，该细菌选择性地在小鼠中产生4‑乙基苯酚。4EPS进入大脑后，与特定区域活动和功能连接的变化有关。基因表达特征揭示了大脑中少突胶质细胞功能的改变，4EPS阻碍了小鼠少突胶质细胞的成熟，并降低了离体脑培养中少突胶质细胞‑神经元的相互作用。产4EP细菌定植的小鼠表现出神经元轴突髓鞘形成减少。大脑中髓鞘形成动力学的改变与行为结果有关。因此，研究人员观察到暴露于4EPS 的小鼠表现出焦虑样行为，促进少突胶质细胞分化的药物治疗阻止了4EPS 的行为效应。这些发现表明，肠道衍生的分子通过影响大脑中少突胶质细胞的功能和髓鞘模式来影响小鼠的复杂行为。