植物乳杆菌P-8通过调节肠道菌群缓解人体压力及焦虑症状的潜在作用机制

　　背 景

　　当下，人们工作及生活压力大等问题普遍存在，这些都容易诱发精神类疾病的发生。要知道精神健康是目前十分重要的健康话题之一，据世卫组织2015年的报告显示，全球有近3亿人患焦虑症。科学研究表明，压力大会扰乱人体肠道菌群的平衡，进而引起焦虑和抑郁等心理健康问题的产生。

　　益生菌作为重要的食用微生态制剂，已经被证实可以减轻压力、焦虑，改善精神健康问题。科拓生物在2019年发布的临床试验中就已经发现：通过摄入12周的植物乳杆菌P-8，可以有效缓解成年人的压力及焦虑状态。而对于植物乳杆菌P-8是如何通过肠道菌群调节压力和焦虑，科拓生物对此也进行了后续的研究，旨在探究植物乳杆菌P-8通过肠道菌群缓解人体压力及焦虑的作用机制。

　　试验设计

　　采取随机、双盲、安慰剂对照的方法，选取79名年龄在18-60岁的成年志愿者参与为期12周的临床试验，其中益生菌组43人，安慰剂组为36人。益生菌组志愿者每日食用植物乳杆菌P-8（2克，2x10¹⁰ CFU/天），安慰剂组每日食用等量的安慰剂。

　　分别采集两组志愿者试验前后（第0周和第12周）的粪便样本（共计158份）进行DNA提取和测序。对肠道基因组特征、肠道微生物组成、相关神经化合物及代谢情况等进行分析。

　　试验结果

　　1.肠道微生物组的基因组特征

　　在粪便样本中共获取3803、851和1240个高质量、中质量和部分质量的MAG（宏基因组组装基因组）；利用dRep进行基因组比较，去冗余后选出代表性种水平基因组(SGBs)共589个，分布于13门、91属和341种。

　　在物种水平上，50个SGBs仍然没有被映射和特征化，这些未培养的物种主要属于三个门，即厚壁菌门(72%)、拟杆菌门(11.67%)和变形杆菌门(4%)。将我们的SGBs与最新的两个数据库比对后，发现78个SGBs与这两个数据库中的基因组不匹配，表明其可能是新物种。

　　2.植物乳杆菌P-8干预后的肠道微生物组成

　　经过NMDS分析，发现食用植物乳杆菌P-8在试验前后的微生物结构存在明显差异。基于Aitchison距离分析，发现试验后安慰剂组样本的Aitchison距离显著大于益生菌组样本。与第0周相比，安慰剂组Shannon多样性指数在第12周显著下降，但益生菌组无显著差异。益生菌组和安慰剂组在12周的试验期后均显示出α和β多样性的变化，但植物乳杆菌P-8对肠道菌群多样性及结构的变化较小。

　　第12周，益生菌组样本中青春双歧杆菌、长双歧杆菌、普氏双歧杆菌等含量显著增加；而梭状芽孢杆菌含量显著减少。其中乳酸杆菌、双歧杆菌等已被发现与大脑健康呈正相关，并对神经系统疾病发挥调节和保护作用；青春双歧杆菌通过重新平衡肠道微生物群和降低炎症细胞因子发挥抗焦虑和抗抑郁作用。植物乳杆菌P-8可增加有益菌含量，有利于大脑健康，舒缓成人应激及焦虑症状，维护人体精神健康。

　　3.植物乳杆菌P-8调节肠道神经活动的相关途径

　　植物乳杆菌P-8的处理增加了SGBs的多样性，而这些SGBs具有神经活性的潜在相关途径，并发现589个SGBs神经活动相关途径的变化，即主要集中在糖发酵、氨基酸利用、短链脂肪酸、肠道酶相关的肠道微生物代谢。与神经活性物质转化、代谢途径相关的共有12个门，主要分布在厚壁菌门(53.47%)、拟杆菌门(18.79%)和放线菌门(12.20%)。三个主要途径是类胡萝卜素依赖酶（96.69%）、乙酰辅酶A转化为乙酸（95.93%）和谷氨酰胺降解II（89.98%）。

　　4.植物乳杆菌P-8调节肠道神经活性物质

　　共有32个和17个差异丰富的模块分别与神经活性物质的合成和降解有关。由不同SGBs编码的GBMs，显示了益生菌组和安慰剂组之间的显著差异。第12周时，益生菌组发现更高多样性的SGBs参与维生素K2合成、短链脂肪酸(SCFAs)和γ-氨基丁酸(GABA)代谢；而安慰剂组更高多样性的SGBs参与了肌醇降解。此外，相比于安慰剂组，益生菌组受试者肠道内在第12周出现了更多的SGBs参与皮质醇降解。编码组胺合成的SGBs在益生菌组受试者肠道内12周时更多的出现。

　　这表明植物乳杆菌P-8通过肠-脑轴调节神经递质或相关物质的分泌，提高维生素K2合成、GABA以及SCFAs的代谢，从而减少焦虑及抑郁等应激反应的发生。

　　5.植物乳杆菌P-8调节肠道神经代谢物质

　　在益生菌组和安慰剂组中分别鉴定出41种和12种差异丰富的代谢物。这些差异丰富的代谢物在试验前后的预测丰度水平存在显著差异。在12周时，益生菌组受试者肠道内胆酸、花生四烯酸、肌酸、苏氨酸鞘氨醇、赤酮酸和鞘磷脂的平均预测含量显著较高。其中胆汁酸有助于肠道通透性和血脑屏障，可以刺激5-羟色胺的产生。

　　总 结

　　植物乳杆菌P-8通过调节肠道菌群，促进肠内一些关键神经递质和神经活化物的产生和分泌，经过迷走神经、细胞因子和微生物源代谢物直接和间接调控肠脑轴，进而缓解成人压力和焦虑。这也表明植物乳杆菌P-8诱导的肠道微生物群调节和应激/焦虑缓解之间存在潜在联系，支持了肠道-脑轴参与缓解压力及焦虑相关症状。

　　科拓生物

　　专注中国人肠道健康，通过不断的努力建成了亚洲最大的菌种资源库，保藏了乳酸菌和双歧杆菌20000余株。围绕明星菌株申请了100多项专利，发表了300余篇文献。

　　自2016年以来，科拓生物围绕明星菌株在国内十余家三甲医院开展了37项临床试验，临床效果显著，广受好评。

　　临床试验号：NCT03268447

　　文章发表于：Neurobiology of Stress 14 (2021) 100294