Cell Metab：微生物群-肠-脑轴导致暴饮暴食

背景         

暴饮暴食障碍 (ODs)患者通常表现为对美味食物的渴望。对暴饮暴食控制的降低通常会导致对高能量和美味食物的过度偏好，并在短时间内摄入过多的食物，这可能会严重影响身心健康。饮食和压力是ODs发生的两个最重要的因素。在训练过的动物中也发现了由应激和节食史引起的类似的过度饮食行为或暴饮暴食行为，而专注于进食、强化的神经机制可以调节这些过程。过度进食障碍 (ODs)是当代社会普遍存在的问题，通常源于节食史和压力，但其病理机制在很大程度上尚未解决。

简介

2023年9月27日，来自中国中国科学技术大学的Sijia Fan及其团队在Cell Metab (IF: 29)杂志上发表名为Microbiota-gut-brain axis drives overeating disorders的研究[1]。

研究亮点

1、应激和节食史的联合作用改变了肠道微生物群。

2、益生菌的丧失和KYNA的腔内波动会导致暴饮暴食。

3、微生物-肠道-迷走神经-NTS-PVT通路轴控制食物偏好。

4、补充普拉梭菌或KYNA可改善过度进食障碍。

主要结果

OD小鼠模型表现出肠道微生物群重塑

受人类OD发育过程 (通常包括节食和应激的历史)的启发，我们将雌性大鼠的暴饮暴食模型10扩展到雌性小鼠 (因为ODs在人类年轻女性中最常见)，有33天 (3个周期)的节食史和由足部休克 (FS)诱发的急性应激(图1A)，这再现了ODs的关键特征。在每个建模周期中，小鼠被给予4天66%的对照饲料，2天自由进食奥利奥饼干加饲料，之后4天自由进食。在每个周期的最后一天记录FS后的进食量。由于小鼠在最初的2小时内有时不吃食物，我们使用食物/奥利奥的比率来表示偏爱。在完整的建模过程中，我们观察到在FS后的2小时内，小鼠对饼干 (被认为是一种非常美味的食物，HPF)的偏好逐渐发展 (图1B)，并且热量摄入增加 (图1C)。此外，在第3测试日FS后2、8、24 小时测量小鼠摄入的食物和饼干，24 小时内持续观察到暴食行为 (图1D和图1E)。OD组小鼠也表现出对HPFs的渴望，这在它们总是比对照组小鼠更快地朝饼干移动中表现得很明显 (图1F)。值得注意的是，单纯的节食史或FS均不能诱发暴饮暴食行为，这与ODs患者的临床表现一致。

过度活跃的PVT谷氨酸能神经元驱动ODs的暴食行为

膳食平衡除了与肠道微生物群密切相关外，还与中枢神经系统密切相关。为了筛选与微生物群介导的暴饮暴食行为相关的特定脑区，我们引入了c-Fos作为检测近期神经活动的代理。PVT是在成瘾和能量收集中起关键作用的脑区，在OD小鼠中显示出比在初始对照中更强的c-Fos信号 (图3A、3B)。此外，在其他几个与进食和应激相关的核团中也观察到显著的标记，如背带tecta (DTT)，背内侧下丘脑 (DMH)， NTS，背中缝核 (DRL)和ARC。重要的是，使用健康供者样本的FMT显著改善了OD小鼠 (如PVT、DTT和DMH)的一些细胞核 (图3A和图3B)中的过度活动。

ODs伴随着肠道微生物群紊乱和腔内KYNA减少

为了了解ODs患者的肠道微生物群是如何变化的，我们从11例被诊断为典型神经性贪食 (BN)临床症状的住院女性患者的粪便样本中纯化了总DNA，这些临床症状包括频繁的暴食发作和随后反复出现的不适当行为，如自我诱发的呕吐。我们还招募了9名年龄、性别和体质指数匹配且饮食习惯正常的对照个体。偏最小二乘判别分析 (PLS-DA)显示BN组和HC组之间的肠道微生物群具有良好的判别能力 (图7A)。在属水平，患者失去了同样来自瘤胃球菌属的普拉梭菌 (图7B)。可变重要性投影 (VIP)评分图的生成显示，来自瘤胃球菌属的普拉梭菌对观察到的组间差异贡献最大 (图7C)。火山图还显示患者的普拉梭菌显著缺失 (图7D)。与啮齿类动物的数据一致，人粪便样本的代谢分析也表明，KYNA水平显著低于BN患者的平均水平 (BNP) (图7E)。

结论及展望

在本研究中，我们发现ODs小鼠和神经性贪食症 (BN)患者肠道微生物群的改变与美味食物的过量摄入有关。应激和节食史导致微生物群和肠道代谢发生显著变化，解除肠道中迷走神经末梢的抑制，从而导致随后通过迷走神经、孤束核和丘脑室旁核的肠-脑轴过度激活。益生菌普拉梭菌 (Faecalibacterium prausnitzii)移植或关键代谢物的膳食补充剂可恢复肠-脑通路的活性，从而缓解ODs症状。因此，我们的研究揭示了微生物群-肠-脑轴如何调节能量平衡，揭示了ODs的潜在发病机制，并提供了潜在的治疗策略。

原文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1550413123003352?via%3Dihub

参考文献

1.Fan Sijia,Guo Weiwei,Xiao Dan et al. Microbiota-gut-brain axis drives overeating disorders.[J] .Cell Metab, 2023, undefined: undefined.

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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