震惊！睡眠不足还会影响肠道菌群？

——摘要——

睡眠不足是社会的常见问题，并导致许多健康问题，包括高血压、糖尿病和肥胖症。与这些观察结果相关的是，大量研究强调了急性和慢性睡眠剥夺对认知功能的负面影响。最近，很明显，肠道微生物群组成可以迅速改变，调节大脑功能并受到上述健康问题的影响。因此，微生物群组成的变化可能有助于与睡眠剥夺相关的行为和生理表型。然而，目前尚不清楚短暂的睡眠剥夺是否也会对肠道微生物群产生负面影响。在这里，研究了5小时睡眠剥夺对雄性C57小鼠肠道微生物群组成的影响。尽管对照组和睡眠剥夺组的总体微生物组成没有变化，但与对照组相比，睡眠剥夺动物中梭状芽胞杆菌科和螺旋体科的相对丰度略有变化。总之，这些数据表明，剥夺小鼠睡眠5小时会导致肠道微生物群组成的微妙变化

——主要结果——

1. 急性睡眠剥夺不会影响肠道微生物群的多样性

为研究SD组与对照组结肠腔微生物群落的差异，采用基于OTU水平的各种指标评估其生态特征。与对照组相比，SD组表现出相似的香农、ACE和Chao指数(图1a)。为了确定微生物群落的受试者间相似性，进行了基于UniFrac的加权主协调分析(PCoA)。对照组与SD组的PCoA显示，测试组之间的整体微生物组成没有偏差(PERMANOVAR，p=.955.R 2= .05;数字1b).

图1：(a)睡眠剥夺组(SD)和对照组(C)之间的香农指数比较(p= .91 F= 0.012.方差分析)和SD组和C组之间的Chao指数(p= .81F= 0.058.方差分析)。(b)基于SD组和C组之间加权UniFrac分析的主坐标分析(PCoA)

2. 急性睡眠剥夺后小鼠中差异丰度的细菌群

接下来，检查了具有通常分配的粪便微生物群分类等级的OTU组是否因急性睡眠限制而改变(图2在门水平上未检测到变化(图2b)。在科水平上，与对照组相比，SD组的Lachnospiraceae有更丰富的趋势(p = 0.035.错误发现率[FDR] = 1)(图2在属水平上，氧杆菌在对照组中更突出(p = 0.0066.FDR= 0.44)，而在SD组中Moryella更丰富(p = 0.022.FDR=0.74)(图2在种水平上，对照组PPf50E4(p=0.0066.FDR=0.81)富集较高，SD组吲哚莫氏菌(p =0.022.FDR =1)和溶糖梭菌(p=0.03.FDR= 1)含量较高。在具有共同分配的分类等级的OTU组中，尽管p值略有显着性，但对照小鼠的微生物群与基于FDR的急性睡眠限制小鼠的微生物群之间没有统计学差异。在这些OTU中，Murimonas intestine_00000017(p= 0.035.FDR= 1)，Murimonas intestine_00000298(p = .05.FDR= 1)和Oscillospira guilliermondii__00000235(p= 0.05.FDR= 1)在SD小鼠粪便样本中具有较高的趋势。相比之下，对照小鼠Clostridiales_00000238(p= .042.FDR= 1)，Oxobacter__s__sp._PPf50E4_00000036(p= 0.045.FDR= 1)和梭状芽胞杆菌Clostridiales_00000255(p = 0.045.FDR= 1)更丰富(表S1)。

图2：(a) 显示微生物群落组成的定量可视化的热图。生成的热图的行表示分类群;列表示示例。两者都按分层聚类排序。分类群丰度以颜色代码表示，范围从红色(高度丰富)到蓝色(罕见或不存在)。解释变量的值以主热点图顶部的单独热图的形式呈现。堆叠条形图分别显示(B)门，(c)科和(d)属水平上肠道微生物群组成的改变。

最后，使用LDA LEfSe来确定最有可能解释对照动物和SD动物之间微生物群组成差异的分类群。在比较两组小鼠时，发现对照组中三个物种(Oxobacter PPf50E4.Clostridium oroticum和Adlercreutzia equolifaciens)更丰富，而肠道穆里单胞菌在SD组中代表性过高(图3).总之，这些发现表明，肠道微生物群在短暂的睡眠剥夺后表现出非常微妙的成分变化。

图3：线性判别分析 (LDA) 效应大小 (LEfSe)，用于识别操作分类单位 (OTU) 水平上的微生物生物标志物，区分对照组和睡眠剥夺 (SD) 组小鼠

——结论与展望——

以前的研究发现，暴露于短短2小时的社会压力源就足以显着影响肠道微生物群的某些人群。在这里，结果表明，5小时的总睡眠剥夺也会导致雄性小鼠肠道微生物群的特定变化。尽管在微生物群组成中观察到了微妙的变化，但该研究没有证据表明这里看到的特定变化会影响行为。未来的研究将不得不阐明最终导致这些变化的分子机制，以及这些变化如何导致与睡眠不足相关的行为和神经生理表型。此外睡眠不足常伴随应激的产生，肠道菌群的改变是否由应激引起也不得而知，需进一步研究。      

DOI： doi.org/10.1080/19490976.2022.2104089