暨南大学团队在Nature Communications发表的这一篇超有料的论文，该团队运用了微生物组和代谢组学这两大神器，深入探究了湿热环境是如何影响小鼠的情绪，让它们变得焦虑不安。这就像是找到了情绪和身体之间的“秘密通道”，让人大开眼界！别急，这不是枯燥的科学论文，而是一场关于情绪与身体的奇妙探险。赶紧跟着光宝一起揭开这层神秘的面纱，探索湿热天气背后的科学奥秘吧！
1、多组学联合分析：研究不仅局限于单一组学（如仅基因组学或代谢组学），而是将16S rRNA基因测序（微生物组学）、液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS，代谢组学）以及RNA测序（转录组学）等多种组学方法相结合，全面系统地解析了湿热环境对小鼠肠道菌群、代谢物及大脑功能的综合影响。这种多组学联合分析的策略有助于揭示不同组学层次之间的复杂相互作用和调控网络。
2、代谢物与菌群关联分析：研究通过靶向质谱分析测定了血清和粪便中的胆汁酸水平，并进一步利用Spearman相关分析探讨了特定胆汁酸（如LCA）浓度与Lactobacillus murinus丰度的线性关联。这种代谢物与菌群之间的关联分析，有助于揭示湿热环境如何通过影响肠道菌群的代谢活动来影响宿主的生理状态和精神健康。
3、生物信息学工具的精准应用：在微生物组学分析中，采用了MAFFT工具进行OTU序列比对，以研究不同样本中OTU的系统发育关系和主导物种的差异。这种方法确保了物种分类的准确性和可靠性，为后续的功能分析和机制探讨提供了坚实的基础。
（ps：微生物组+代谢组学+转录组，可谓是肠道菌群研究“三板斧”！如果你也想较为轻松的发表高质量的生信文章，但缺乏灵感或方向，可以滴滴光宝哦。光宝在文章选题、数据分析以及撰写方面拥有丰富的经验，能够为你提供专业的建议和指导，帮助你轻松达到目标！）
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题目：潮湿的热环境通过损害小鼠的肠道微生物群和胆汁酸代谢而引起焦虑样紊乱
杂志：Nature communications
影响因子：IF=14.7
发表时间：2024年7月
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研究背景
本文主要聚焦于气候变化对人类精神健康的影响，特别是特定环境条件（如湿热环境）对神经精神疾病的具体影响机制尚不清楚。研究通过构建条件饲养的雄性小鼠模型，探讨了湿热环境对小鼠大脑和肠道菌群的影响，旨在揭示湿热环境如何通过影响肠道菌群和胆汁酸代谢来导致类似焦虑的行为障碍。
研究思路
研究首先潮湿的热环境通过损害小鼠的肠道微生物群和胆汁酸代谢而引起焦虑样紊乱，通过行为学测试评估小鼠的焦虑样行为。然后，用16S rRNA基因测序分析湿热环境对小鼠肠道菌群组成的影响，通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）分析血清代谢产物，特别是胆汁酸的变化。此外，通过电生理记录、神经递质表达分析、神经炎症和皮层基因表达筛查等方法，研究湿热环境对小鼠大脑功能的影响。最后，通过粪菌移植和益生菌治疗等实验，验证肠道菌群在湿热环境诱导的焦虑样行为中的作用。
研究结果
1、潮湿的热环境会导致类似焦虑的行为，并破坏小鼠大脑皮质的兴奋性/抑制性（E/I）平衡
研究团队讨论了潮湿闷热环境对小鼠的影响，发现长期暴露在此环境下的小鼠会表现出焦虑样行为，并且其大脑前额叶皮层中的神经元兴奋性/抑制性（E/I）平衡被打破。他们指出，这种E/I平衡的失调可能是导致焦虑样行为的重要神经机制。
图1 潮湿的热环境导致小鼠焦虑样行为，破坏小鼠皮质E/I平衡
2、潮湿的热环境改变了肠道微生物群的组成和相关的血清代谢物
研究人员指出潮湿闷热环境会改变小鼠的肠道菌群组成，并导致相关血清代谢产物的变化。具体来说，高温高湿环境导致小鼠肠道中乳酸菌（如Lactobacillus murinus）的数量显著减少，而次级胆汁酸（如lithocholic acid）的水平则显著增加。这些变化进一步影响了小鼠的代谢状态和神经系统功能。
图2 潮湿的热环境损害了肠道微生物群和肠道微生物相关代谢物
3、来自HHE组的粪便微生物群移植重现了GF小鼠肠道微生物群和焦虑样行为的改变
研究人员通过粪菌移植实验，发现来自潮湿闷热环境（HHE）小鼠的肠道菌群能够在无菌（GF）小鼠中重建类似的肠道菌群变化，并导致类似的焦虑样行为。具体而言，移植了HHE组小鼠粪菌的GF小鼠在行为测试中表现出与HHE组小鼠相似的焦虑样行为，同时其肠道菌群组成也显著不同于移植了正常组小鼠粪菌的GF小鼠。
图3粪便移植再现了GF小鼠肠道微生物群的改变和焦虑样行为
4、HHE组和GF-HHE组表现出肠道屏障和血脑屏障的通透性增加，炎症反应增强
潮湿闷热环境（HHE）组和移植了HHE组肠道菌群的无菌（GF-HHE）组小鼠的肠道屏障和血脑屏障（BBB）通透性增加，并伴有增强的炎症反应。具体来说，HHE和GF-HHE组小鼠的肠道紧密连接蛋白表达下降，肠道通透性增加，血清中炎症因子水平升高，同时BBB通透性也增加，大脑内炎症因子表达上调，且小胶质细胞活化状态改变。
图4 潮湿的热环境引起肠道屏障和血脑屏障的损伤，激活神经炎症
5、PI3K/AKT/NF-κB信号通路在HHE组和GF-HHE组小鼠的大脑中增强
研究人员指出，在潮湿闷热环境（HHE）组和移植了HHE组肠道菌群的无菌（GF-HHE）组小鼠的大脑中，PI3K/AKT/NF-κB信号通路被激活。具体来说，RNA测序、RT-PCR和Western blotting分析显示，这些小鼠的皮层样本中PI3K、AKT和NF-κB的磷酸化水平增加，且这种变化与血清中的LCA水平升高呈正相关，表明微生物群改变引起的PI3K/AKT/NF-κB信号通路激活可能参与了焦虑样行为的发病机制。
图5 在HHE组和GF-HHE组的皮质信号样本中，PI3K/AKT/NF-κB信号通路增强
6、L.小鼠用药可逆转HHE组小鼠的异常
研究人员通过给湿热环境暴露组（HHE组）的小鼠口服Lactobacillus murinus（L. murinus），显著改善了小鼠的焦虑样行为，表现为在开放场地测试和高架十字迷宫测试中，小鼠在中心区域和开放臂的停留时间增加。L. murinus治疗还降低了小鼠血清中的炎症因子TNF-α水平，并通过调节PI3K/AKT/NF-κB信号通路，逆转了湿热环境导致的神经炎症和兴奋性/抑制性平衡失调。
图6 鼠乳杆菌治疗逆转了HHE组的异常
文章小结
本项突破性研究运用微生物组与代谢组的先进分析技术，揭示了湿热气候如何通过肠道微生物失衡、胆汁酸代谢紊乱、神经炎症反应，以及PI3K/AKT/NF-κB信号通路的过度激活，引发小鼠出现类似焦虑的行为。这一发现不仅深化了我们对环境因素与心理健康之间联系的认识，更为未来的干预措施提供了科学依据。都2024年了，你还在为找不到合适的研究课题而烦恼吗？别让机会从指尖溜走，现在就联系光宝，让你的研究事业焕发新光彩，迈向成功之路！
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参考资料：
[1] Gillett AC, Hagenaars SP, Handley D, Casanova F, Young KG, Green H, Lewis CM, Tyrrell J. The impact of major depressive disorder on glycaemic control in type 2 diabetes: a longitudinal cohort study using UK Biobank primary care records. BMC Med. 2024 May 29;22(1):211. doi: 10.1186/s12916-024-03425-9. PMID: 38807170; PMCID: PMC11134616.
