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急性ストレス曝露に対する腸-脳軸のセロトニン反応は微生物依存性である
Gut-brain axis serotonergic responses to acute stress exposure are microbiome-dependent.
PMID: 32391630 DOI: 10.1111/nmo.13881.
抄録
背景:
急性ストレスへの反応を支えるメカニズムを理解することは、健康と病気の両方において、また性差を超えてストレスがどのように調節されるかを決定するために非常に重要です。ストレスはマイクロバイオームと腸脳軸のシグナル伝達を著しく変化させ、特にセロトニン作動系は急性ストレスに対して敏感に反応します。急性ストレスが腸-脳軸における局所的なセロトニン作動性のダイナミクスに与える影響と、それに対するマイクロバイオームの寄与については十分に理解されていないため、我々はマイクロバイオータ欠損マウスを用いて、急性ストレス曝露に対するセロトニン作動性反応がマイクロバイオームに依存しているかどうかを評価した。
BACKGROUND: Understanding the mechanisms underpinning the response to acute stress is critical for determining how this can be modulated in both health and disease and across sexes. Stress can markedly alter the microbiome and gut-brain axis signaling with the serotonergic system being particularly sensitive to acute stress. As the impact of acute stress on regional serotonergic dynamics in the gut-brain axis and the contribution of the microbiome to this are poorly appreciated, we used microbiota-deficient mice to assess whether the serotonergic response to acute stress exposure is microbiome dependent.
方法:
成体雄雌の従来型マウス、無菌マウス、コロニー化した無菌マウスに単一の急性ストレスを与え、ストレスの直後または45分後にサンプルを採取した。セロトニンおよび関連代謝物およびセロトニン作動性遺伝子の発現を測定した。
METHODS: Adult male and female conventional, germ-free, and colonized germ-free mice underwent a single acute stressor and samples were harvested immediately or 45 minutes following stress. Serotonin and related metabolites and serotonergic gene expression were determined.
重要な結果:
我々のデータは、急性ストレスに対する消化管セロトニン反応に微生物群が性と地域に依存して影響を与えていることを明確に示している。大腸のセロトニンの男性特有のポストストレス後の増加は、無菌マウスでは見られなかったが、コロニー化後には正常化した。前頭皮質内では、微生物の不在は、その主要な代謝物である5-ヒドロキシインドール酢酸の基底部セロトニンを変化させ、セロトニンのターンオーバーのストレス誘発性増加を防止した。
KEY RESULTS: Our data clearly show the microbiota influenced gastrointestinal serotonergic response to acute stress in a sex- and region-dependent manner. Male-specific poststress increases in colonic serotonin were absent in germ-free mice but normalized following colonization. mRNA serotonergic gene expression was differentially expressed in colon and ileum of germ-free mice on a sex-dependent basis. Within the frontal cortex, absence of the microbiome altered basal serotonin, its main metabolite 5-hydroxyindoleacetic acid, and prevented stress-induced increases in serotonin turnover.
結論と関連性:
腸内マイクロバイオームは、脳と消化管のセロトニン作動系のセットポイントに影響を与え、急性ストレスに対する反応に性と地域に依存した方法で影響を与えています。
CONCLUSIONS AND INFERENCES: The gut microbiome influences the set points of the brain and gastrointestinal serotonergic systems and affected their response to acute stress in a sex- and region-dependent manner.
© 2020 John Wiley & Sons Ltd.