膳食成分被胃腸道中的微生物群轉(zhuǎn)化，接著在腸道產(chǎn)生的代謝物會擴散到包括大腦在內(nèi)的所有器官。在小鼠中，腸道微生物群影響行為，調(diào)節(jié)腸道和大腦中的神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生，并影響大腦發(fā)育和髓鞘形成模式。然而，盡管腸道和大腦之前涉及體液和神經(jīng)元連接，但介導腸道和大腦相互作用的機制仍不清楚。

來自加州理工學院的Sarkis K. Mazmanian等人之前發(fā)現(xiàn)在非典型神經(jīng)發(fā)育的小鼠模型中，微生物代謝物4-乙基苯酚硫酸鹽(4-ethylphenyl sulfate ,4EPS)的水平升高。他們還發(fā)現(xiàn)，在自閉癥患者和自閉癥小鼠模型中，4EPS在血液中濃度升高。據(jù)推測，腸道微生物群中的擬桿菌將酪氨酸（哺乳動物神經(jīng)遞質(zhì)來源）轉(zhuǎn)化為香豆酸，再被如植物乳桿菌轉(zhuǎn)化為4-乙基苯酚（4-ethylphenyl,4EP）的基因，進而被宿主硫酸化為4EPS。

近期，他們在Nature發(fā)表題為“A gut-derived metabolite alters brain activity and anxiety behaviour in mice”的研究，他們利用BLAST從卵形擬桿菌基因組中鑒定出了將酪氨酸轉(zhuǎn)化為香豆酸的酪氨酸解氨酶，并在卵形擬桿菌中過表達酪氨酸解氨酶和酚酸脫羧酶，使其高產(chǎn)4EP。相比之下，敲除酪氨酸氨解酶的卵形擬桿菌與植物乳桿菌共培養(yǎng)時則檢測不到4EP。讓兩種工程菌分別在Germ Free小鼠定殖，產(chǎn)生4EP+小鼠和4EP-小鼠。發(fā)現(xiàn)4EP可以在4EP+小鼠血清中檢測不到，而在大腦中檢測到了4EPS。在離體腦培養(yǎng)中，4EPS損害了小鼠少突膠質(zhì)細胞的成熟，減少了少突膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元的相互作用。少突膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的髓鞘可以保護神經(jīng)元和神經(jīng)纖維，大腦中髓鞘動態(tài)改變與行為結(jié)果有關(guān)，4EP+小鼠表現(xiàn)出神經(jīng)元軸突的髓鞘形成減少和焦慮樣行為，使用促進少突膠質(zhì)細胞分化的藥物治療阻止了4EPS的行為效應。

這些發(fā)現(xiàn)表明，腸道菌代謝產(chǎn)生的4EP通過在動物體內(nèi)硫酸化為4EPS影響大腦中的少突膠質(zhì)細胞功能和髓鞘模式，從而影響小鼠行為。