“肠脑轴”（Gut-Brain Axis）说的是肠子和脑细胞彼此的主动做用，针对的目标到肠子、脑中枢神经的整体的和免役整体的彼此的有难度等交互做用，对人類机体和心态卫生起特别要做用。越做越愈多的证人证言取决于，脑中枢神经的发育期与肠子微生态学组密切相关，但鉴于匮乏与疾病诊断生态学标制物切换的两组学统计数据，近年来朋友对“肠脑轴”的隐性管理机制尚末有周全的领悟。

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、宏球核苷酸组学和分泌组学数据分析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。

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

中文版标题文字：婴儿肠道微生物群有助于小鼠的认知表现

组学系统：16S rRNA+宏蛋白质组学+代谢组学

样板资讯：婴儿粪便、小鼠粪便

探析工作思路

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

常见研究分析后果

01、宝贝了解本事和可以使肠胃菌群的结构的原因

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）。 与远低于CC中数字组（Inf-belowCC）的宝宝想必，低过CC中数字组（Inf-aboveCC）的宝宝胃肠菌群兼有挺高的更加均匀性（ 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， 认得效率有所不同的产品，其肠子产气荚膜梭菌体在群落组成部分表现形式上有着明显的差异 。

图1. Inf-aboveCC和Inf-belowCC组小宝宝直肠菌分组成形式

02、婴孩理解的能力涉及的宏血清质组特征描述

为了探究与婴儿认识相关的肠道菌群功能特征，研究人员采用宏膳食纤维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宏白质组中唯一的有效含有的蛋白质。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. 宏蛋清质组学生物富集分享

03、组氨酸分解代谢与新生儿认识程度力关于

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点分解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. 组氨酸代谢转化与孩子认同业务能力关于

04、产品供体的可以使肠胃菌群小鼠胚胎移植

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，接受了Inf-below cc肠腔微生物培养基体组的小鼠HutH催化活性通常会高。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. 被婴孩肠腔菌群定植的小鼠获得与记忆英语功能性有关于的不一样的革兰氏阴性菌几大类群

总结ppt

上述情况，分析一下对应人员在16S rRNA测序、宏营养素质组学和分解细胞产生组学分析一下创立起了婴幼儿组氨酸分解细胞产生组与判断力量彼此的联络，消息队列现好几个个与认得力量对应的分解细胞产生酶—组氨酸酶（HutH）。HutH质量的差别的、有差异 的大便和的尿液组氨酸分解细胞产生组与婴幼儿判断力量关于。还有，在婴幼儿供体的需要使肠胃菌群大便移栽的的记忆作用需要媒体传播给无菌室小鼠，认得力量非常好的婴幼儿供体移栽小鼠食含Phocaeicola, Bacteroides和Bifidobacterium等与判断力量力量关于的菌。分析一下证实婴幼儿塑料判断力量和需要使肠胃菌好友分组成彼此的关连最久在6个月左右时就创立起了 了，组氨酸分解细胞产生物质量的调就是种内在的的制度。

拜谱工作小结

本研究通过16S rRNA测序和宏球蛋白质含量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，多方面说明了在新生儿-屎尿植入小鼠网络体系中肠腔菌群对感知专业能力的不良影响，为“肠脑轴”在新生儿年代的的发展和的作用缘由带来了新的认识。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!

参照专著：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.