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)境條件對神經(jīng)精神疾病的影響。

2024年7月7日，暨南大學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)境會導致雄性小鼠出現(xiàn)類似焦慮的行為。微生物16SrRNA測序分析顯示，潮濕的高溫環(huán)境導致腸道菌群失調(diào)（如鼠乳桿菌豐度降低），代謝組學顯示血清次生膽汁酸（如石膽酸）水平升高。

血清和皮質(zhì)中促炎細胞因子的表達升高、PI3K/AKT/NF-κB信號傳導的激活和皮質(zhì)中的小膠質(zhì)細胞反應表明神經(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)通過損害膽汁酸代謝和增強神經(jīng)炎癥來加重焦慮癥的發(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家的第六大殘疾原因?；加薪箲]癥的患者通常患有其他神經(jīng)精神疾病，如抑郁癥，且情緒和行為癥狀導致的功能障礙可能會伴隨一生。焦慮癥的病因?qū)W很復雜，近期研究報道年齡、性別、遺傳和社會壓力等風險因素與焦慮癥的發(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。隨著全球變暖問題的進一步加劇，極端濕熱環(huán)境對人類負面情緒（如焦慮）的影響將進一步增加，環(huán)境變化對心理健康的影響已引起越來越多的關(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，這一點已經(jīng)形成共識。政府間氣候變化專門委員會預測，未來幾十年，熱浪和濕熱導致應激的強度和頻率將會增加。一項來自世界各地區(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)精神障礙的作用機制，也缺乏相應的干預策略。

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)境變化導致的疾病發(fā)生的重要因素，在一定程度上加劇疾病對宿主的負面影響。環(huán)境溫度變化可能會重組野生動物的腸道微生物群，而微生物反應涉及許多生理和病理過程。已有研究表明，長期暴露在濕熱環(huán)境中的小鼠會出現(xiàn)腸道微生物生態(tài)失調(diào)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）通過腸-腦軸與腸道微生物群密切互動，以響應來自內(nèi)部和外部環(huán)境的信號。越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物多樣性的變化會導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生，如自助餐廳飲食誘導的腸道微生物群（包括鏈球菌、乳酸桿菌和丁酸桿菌）下調(diào)被認為是大鼠記憶缺陷的主要原因。據(jù)報道，在小鼠模型中，腸道微生物改善也是抗抑郁治療的潛在機制。在一項臨床試驗中，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道。初級膽汁酸由肝臟中的膽固醇合成，并由腸道細菌產(chǎn)生的酶進一步消化為次級膽汁酸。大多數(shù)次生膽汁酸被重吸收進入循環(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)境對大腦和腸道微生物群的影響。使用行為測試、電生理記錄、神經(jīng)遞質(zhì)表達分析、神經(jīng)炎癥和皮質(zhì)突變基因篩查來研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病。16SrRNA測序和質(zhì)譜法研究了腸道微生物群和代謝物的變化，并通過無菌（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一步評估了其對神經(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)境對焦慮癥的影響及其潛在機制，有助于相關(guān)人員制定干預方法。

參考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49972-w