“肠脑轴”（Gut-Brain Axis）意思是肠管和脑部相互两者之间两者之间的相互两者之间反应，牵涉到肠管、周围神经系统整体和免疫体统整体相互两者之间两者之间的非常复杂互动反应，对人类历史身休和心里问题营养健康起主要要反应。愈来愈越少的证明证实，周围神经系统骨骼发育与肠管产气荚膜梭菌学组相关联，但随着短缺与珍断生物制品学因素物切换的多个学数剧，当前消费者们对“肠脑轴”的潜在的制度化尚无有全面、明确的体谅。

2023年4月2日，西班牙科尔多瓦大学Tomas Cerdo等人在Cell Host & Microbe（IF=30.3, 2023）杂志发表了题为“Infant gut microbiota contributes to cognitive performance in mice”的文章。研究人员使用16S rRNA测序、宏血清质组学和分解代谢组学分享揭示了婴儿认识和肠道菌群之间的联系。结果显示认识能力较好的婴儿肠道菌群可以增强小鼠的记忆，并调节了小鼠外周血皮层（PRC）的组氨酸代谢组，这些结果表明“肠脑轴”在婴儿时期就起到至关重要的作用。

英文音标标题格式：Infant gut microbiota contributes to cognitive performance in mice （Cell Host & Microbe，IF=30.3, 2023）

中文字幕题头：婴儿肠道微生物群有助于小鼠的认知表现

组学技术水平：16S rRNA+宏蛋白质组学+代谢组学

样例的信息：婴儿粪便、小鼠粪便

的研究构思

（图源：Tomas Cerdo, et al., Cell Host & Microbe. 2023）

重要钻研最终结果

01、孩子认识到力和胃肠道菌群成分的干系

首先，研究人员基于贝利婴儿发育量表（BSID-III）数据，根据6个月大的婴儿在复合认识、语言和运动三个领域的得分，将婴儿分为高于中位数组和低于中位数组。通过对婴儿粪便样本进行16S rRNA分析，发现唯一与肠道微生物群落结构密切相关的BSID-III量表是复合认识（CC）。 与大于CC中数字组（Inf-belowCC）的宝贝相对比，如果超过CC中数字组（Inf-aboveCC）的宝贝胃肠道菌群具备着更为重要的均匀的性（ 图1A）。在属水平上，Inf-aboveCC组的肠道菌群中杆菌、链球菌、拟副杆菌、严格感梭菌、霍氏杆菌和瘤胃球菌富集，而无毛螺科、嗜血杆菌和乳球菌的显著减少（图1B-D）。上述结果表明， 认得技能与众不同的新生婴儿，其肠子微海洋生物在群落框架的特征上留存同质性不同 。

图1. Inf-aboveCC和Inf-belowCC组孩子肠管菌微博黑名单成架构

02、婴孩结识学习能力相应的的宏血清质组结构特征

为了探究与婴儿认识相关的肠道菌群功能特征，研究人员采用宏营养素质组学对婴儿粪便进行分析。结果表明，Inf-belowCC组的肠道菌群富含参与细胞内运输分泌和囊泡运输的蛋白质，而Inf-aboveCC组中参与碳水化合物运输和代谢的蛋白质有增加的趋势。稀疏偏最小二乘判别分析（sPLS-DA）图显示，婴儿宏蛋白质组（图2A）和促进区分的已鉴定蛋白质组（图2B）之间存在明显区别。组氨酸酶（HutH）是Inf-aboveCC宏白质组中仅有特殊聚集的血清质。随后，研究人员通过DESEq2差异丰度分析（图2C）和Wilcoxon检验进一步证实了上述结果，组氨酸分解代谢的两种下游酶尿糖酸脱水酶(HutU)和咪唑酮丙酸酶(HutI)在Inf-above CC宏蛋白质组中丰度较高。上述分析结果揭示了与婴儿认识能力相关的宏蛋白质组特征。

图2. 宏核蛋白组学丰度数据分析

03、组氨酸分泌与产品自我认知力量相关的

宏蛋白质组学数据和生化实验结果表明婴儿组氨酸代谢与认识能力相关,因此，研究人员开发一种靶向治疗分泌组学方法用于定量分析组氨酸代谢物水平（图3A）。结果表明Inf-aboveCC组婴儿粪便中的尿酸盐水平显著降低，而其余组氨酸代谢物则无差异（图3B）。研究人员进一步检测了婴儿尿液中的组氨酸代谢物，结果显示与Inf-belowCC相比，Inf-aboveCC组婴儿尿液中组胺、组氨酸和尿酸水平显著升高（图3C），且Inf-aboveCC组粪便中的尿酸盐/组氨酸比值（图3D）和尿液中的组胺/尿酸盐比值（图3E）显著降低。粪便中的尿酸盐/组氨酸比值与unclass_lachnospirace_41和Lachnospiraceae incertae sedis属呈负相关，与Bacteroides_3呈正相关(图3F)。尿液中的组氨酸水平与Streptococcus_42和Bacteroides属呈正相关，而尿酸水平与Holdemanella_16呈负相关，与链球菌属呈正相关(图3G)。

图3. 组氨酸细胞代谢与宝宝认识程度的能力有关的

04、宝贝供体的胃肠道菌群小鼠试管移植

最后，为了调查肠道微生物群是否有助于认知，研究人员进行了一项粪便微生物群移植（FMT）实验。结果表明，将Inf-aboveCC供体的粪便移植到GF小鼠体内，其记忆功能优于Inf-belowCC供体的小鼠（图4）。被婴儿肠道菌群定植的小鼠拥有与记忆功能相关的不同细菌分类群，认知表现较好的婴儿微生物群小鼠表现出更高的记忆功能，包括Phocaeicola, Bacteroides和Bifidobacterium物种在内的丰富分类群以及不同的组氨酸代谢组学特征（图4B），其中，毛缕菌科和拟杆菌类与婴儿认知的关联在人源化小鼠中得到了复制。此外，与接受Inf-belowCC肠道微生物组的小鼠相比，吸收Inf-below cc肠子微微生物学组的小鼠HutH亲水性总是更加高。总之，这些结果表明通过婴儿供体的肠道菌群粪便移植的记忆功能可以传播给GF小鼠，表明肠道菌群可以作为一种促进记忆的实体。

图4. 被婴幼儿肠腔菌群定植的小鼠持有与记忆里职能有关的不一样沙门氏菌区分群

工作小结

上述讲到，科研者经过16S rRNA测序、宏球蛋白组学和排泄率组学了解成立了产品组氨酸排泄率组与结识程度两者的搞好关系，潜在性的现打了个个与结识效果相关的的排泄率酶—组氨酸酶（HutH）。HutH水平面方向的差别的包括与众不同的猪粪和尿组氨酸排泄率组与产品结识程度光于。虽然，经过产品供体的能使肠胃菌群猪粪迁移的回忆用途能传播推广给灭菌小鼠，结识效果很不错的产品供体迁移小鼠比较丰富Phocaeicola, Bacteroides和Bifidobacterium等与结识程度效果光于的菌类。科研取决于产品结合结识程度和能使肠胃菌好友分组成两者的相关最迟在6八个月时就成立好了，组氨酸排泄率物水平面方向的缓解是一个种潜在性的的原则。

拜谱个人心得体会

本研究通过16S rRNA测序和宏淀粉酶质组学分析使组氨酸酶在婴儿认识中的作用脱颖而出，并通过代谢组学和粪便移植的方法进一步验证，全部论述了在宝贝-大便移值小鼠组织体制中胃肠菌群对自我认识的能力的的影响，为“肠脑轴”在宝贝晚唐时期的进展和的作用规则展示 了新的看待。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供蛋白质组学、代谢组学、修饰组学、16S rRNA测序等多组学技术，结合组学技术拜谱生物也推出了针对不同样本和研究领域的多组学研究方案，包括肠道篇、血液篇、医学篇等，帮助客户解决研究难题，助力多篇高分文章的发表，欢迎大家咨询!

对比毕业论文：Tomas C, Alicia RR, Inmaculada A, et al. Infant gut microbiota contributes to cognitive performance in mice. Cell Host & Microbe. 2023, 31(12): 1974-1988. doi: 10.1016/j.chom.2023.11.004.