Cell子刊：汪惠丽团队揭示肠脑轴重塑社会等级地位的表观遗传学机制
社会等级地位是哺乳动物中普遍存在的一种现象：为争夺更多的生活资源、配偶权、领地权，动物之间的竞争不可避免，因此形成占据支配地位（优势地位）和受支配地位（劣势地位）的社会等级。胜利者效应可增强动物的优势地位。
动物实验表明社会等级地位与焦虑、抑郁等密切相关：等级较低的动物更容易患病。内侧前额叶皮层（mPFC）是大脑调控社会等级的关键脑区。
2022年3月8日合肥工业大学生物与食品工程学院汪惠丽研究团队揭示了肠道菌群通过调控mPFC脑区HDAC2水平实现优、劣势地位的转换。
研究人员通过竞争性实验筛选出优势地位大鼠和劣势地位大鼠，随后对它们肠道微生物菌群组学进行分析，优势地位大鼠大鼠肠道富集表达梭菌科、普氏菌科和双歧杆菌科等多个菌群，但在劣势大鼠中这些菌群数量很少，存在明显的差异。这就表明社会等级与菌群成分有关。
自大鼠出生后一直喂养抗生素直到6周龄，引起肠道菌群紊乱后，在与其他同类进行竞争时大部分处于劣势地位（图1）。有意思的是，在接受优势地位大鼠肠道菌群移植后可逆转这种劣势地位，获得优势地位。进一步的微生物成分分析发现抗生素处理后影响最明显的是产生丁酸盐的细菌，能够抑制丁酸的产生。肠道菌群紊乱引起劣势地位的大鼠在接受腹腔注射丁酸钠或肠道接受丁酸梭菌移植后均能逆转劣势地位，成为优势地位。这就表明肠道菌群中丁酸梭菌是调控社会等级的主要菌群。研究表明丁酸钠可作为组蛋白去乙酰化酶2（HDAC）的抑制剂通过血脑屏障进入大脑发挥保护作用。在接受抗生素处理后大鼠mPFC区域HDAC2水平增加，在腹腔注射丁酸钠或肠道接受丁酸梭菌移植后可降低HDAC2水平。
通过病毒工具特异性敲低菌群紊乱大鼠mPFC区域神经元HDAC2水平可促使其获得优势地位。进一步的免疫荧光实验发现HDAC2表达在星形胶质细胞、少突胶质细胞上，富集表达在神经元上（80%以上）。通过沉默病毒工具特异性敲低神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞上的HDAC2后，仅敲低神经元来源的HDAC2可帮助菌群紊乱的大鼠获得优势地位，赢得胜利。进一步转录组学分析敲低HDAC2后主要上调突触功能相关的基因SCG2, VGF, NPC2, ATF3和Grin2c。接受抗生素处理后大鼠mPFC脑区树突密度降低，兴奋性突触后电流降低，在接受优势地位大鼠菌群移植或敲低HDAC2可逆转上述障碍。此外通过注射钙离子拮抗剂在抑制突触活性后敲低HDAC2并不会使大鼠获得优势地位。这些结果表明HDAC2调控mPFC突触活动。总的来说，本文揭示了肠脑轴塑造社会等级地位的表观遗传学机制：抗生素引起肠道菌群紊乱后，大脑mPFC区域HDAC2 水平升高，兴奋性突触后电流降低，最终导致等级地位的转变。招募编译团队及审稿团队
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