性激素调控下应激诱导的肠道菌群性别差异性研究：从微生物组到肠-脑轴机制

《Molecular Neurobiology》：Impact of Sex, Gonadectomy, and Repeated Restraint Stress on Gut Microbiome in Mice

　　本研究针对应激反应中性别差异的微生物学基础，通过构建性腺切除（GNX）小鼠模型，结合重复束缚应激（RS）干预，首次揭示了性激素缺失对肠道菌群应激响应的调控作用。研究人员通过16S rRNA测序与PICRUSt2功能预测，发现结肠微生物组的多样性与代谢通路（如GABA能突触、次级胆汁酸合成）在雄性小鼠中更易受应激影响，且该效应依赖睾丸激素。成果为神经胃肠病学提供了性别特异性生物标志物，为靶向菌群的个体化疗法奠定理论基础。

　　

在当代生命科学领域，肠道微生物组与大脑的双向通信——即“肠-脑轴”（Gut-Brain Axis）——已成为解析精神压力与消化系统疾病关联的核心枢纽。尽管大量研究证实慢性压力可导致肠道菌群失调，并进一步诱发焦虑、抑郁等神经行为异常，但一个关键科学问题始终悬而未决：为何男性和女性对压力的生理反应存在显著差异？这种差异是否由性激素（如雌激素和睾酮）通过调控肠道微生物组介导？为解答这一谜题，由Chahrazed Mekadim领衔的研究团队在《Molecular Neurobiology》发表了一项创新性研究，通过性腺切除动物模型首次揭示了性激素在应激介导的肠道菌群重塑中的“性别依赖性”作用。

本研究采用BALB/c小鼠（雌雄各48只），于5周龄时接受假手术（Sham）或性腺切除（GNX），3周恢复后分为应激组（每日2小时束缚应激，连续7天）与对照组。通过检测体重变化与血浆皮质酮（CORT）浓度评估应激强度，并分别对盲肠（Cecum）和结肠（Colon）样本进行16S rRNA基因V4-V5区测序，结合PICRUSt2对菌群功能通路进行预测。

研究结果

1. 应激与性腺切除对生理指标的影响

所有应激组小鼠均出现体重下降与CORT水平显著升高（P<0.0001）。值得注意的是，GNX雄性小鼠在应激后CORT升幅高于Sham雄性（P<0.01），且Sham应激雄性的CORT水平显著高于雌性（P<0.01），提示睾酮可能抑制应激的神经内分泌反应。

2. 肠道菌群α与β多样性分析

应激显著降低Sham雄性小鼠结肠菌群的Chao1指数（丰富度）与Shannon指数（多样性）（P<0.05），而GNX完全阻断了该效应。β多样性（Bray-Curtis距离）显示，应激仅显著改变Sham雄性小鼠的结肠菌群结构（P=0.006），且性别差异在Sham应激组中最为突出（P=0.003）。

3. 菌群组成与标志性菌属识别

在门水平上，应激组结肠中厚壁菌门（Bacillota）相对丰度上升，拟杆菌门（Bacteroidota）下降。属水平上，Lachnospiraceae_NK4A136_group、Oscillibacter等短链脂肪酸产生菌在应激组中富集，而乳酸杆菌（Lactobacillus）与拟杆菌（Bacteroides）减少。LEfSe分析进一步发现，Lachnospiraceae_NK4A136_group是雌性应激的共有生物标志物，而阿克曼菌（Akkermansia）仅出现在Sham应激雄性盲肠中。

4. 功能通路预测与相关性网络

应激显著扰动结肠菌群的代谢与神经相关通路。例如，Sham应激雄性小鼠中“次级胆汁酸生物合成”“细菌趋化性”通路上调，而“GABA能突触”通路下调。相关性分析显示，Lachnospiraceae_NK4A136_group与次级胆汁酸合成呈正相关（r>0.6, P<0.05），而乳酸杆菌与“碳水化合物消化吸收”通路密切关联。

结论与意义

本研究首次阐明性激素缺失（尤其是睾酮）可削弱雄性小鼠肠道菌群对应激的敏感性，而雌性菌群则表现出更强的稳定性。这一发现揭示了性激素-菌群-肠-脑轴在应激响应中的性别二态性，为解释为何男性更易因压力诱发胃肠功能紊乱（如肠易激综合征）提供了机制依据。此外，研究鉴定的性别特异性菌属（如Oscillibacter）与代谢通路（如GABA能突触）可为开发性别差异化益生菌干预或神经胃肠疾病诊断标志物提供新靶点。未来研究需进一步整合代谢组学与神经行为学数据，以完整解析微生物代谢物（如丁酸盐、GABA）在性别依赖性应激反应中的介导作用。