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背景:褪黑素（melatonin,MT）被认为是“黑暗的化学密码”,在调控昼夜节律中起关键作用。N-乙酰基-5-羟色胺-甲基转移酶（N-acetyl-5-hydroxytryptamino-methyltransferase,ASMT）是MT生物合成最后步骤的关键限速酶,被证明参与抑郁症等神经精神类疾病的发病过程。ASMT基因的有害突变可介导抑郁发生,且ASMT基因多态性与人群抑郁症的发病率有关。抑郁症患者血浆ASMT的酶活性、m RNA及蛋白的表达降低,提示ASMT缺失可能导致抑郁行为,但ASMT在抑郁症中的生理机制尚未阐明。最新研究发现,MT可重塑肠道群落的结构和组成,而肠道菌群紊乱及其下游产物短链脂肪酸（short chain fatty acids,SCFAs）的代谢失衡与抑郁行为有关。然而,敲除ASMT基因是否影响肠道菌群的群落结构和SCFAs代谢尚不明确。运动可调节MT的水平改善抑郁,也能纠正异常的菌群结构,改善失衡的SCFAs水平恢复群落稳态,但运动的抗抑郁效应是否涉及ASMT、肠道菌群及SCFAs代谢还需进一步探讨。目的:旨在探究ASMT基因敲除和跑台运动对小鼠抑郁行为的影响,并在此基础上,进一步明确ASMT、肠道菌群、SCFAs与抑郁行为之间的关系,以探讨运动抗抑郁的新机制。方法:实验选取12只敲除ASMT基因的雌性纯合子小鼠,14只C57BL/6雌性同窝野生型小鼠,6-7周龄,体重18-20g。实验组别为:（1）野生控制组（WT,n=7）;（2）敲除ASMT基因组（KO,n=6）;（3）野生+运动组（WE,n=7）;（4）敲除ASMT基因+运动（KE,n=6）组。其中WE、KE组小鼠进行12周的跑台干预训练（4周适应训练,8周正式训练）。跑台训练结束后,收集所有组别小鼠的粪便,再对所有组别小鼠进行行为学测试,如糖水偏好实验（sucrose preference test,SPT）、强迫游泳实验（forced swimming test,FST）及悬尾实验（tail suspension test,TST）。采用16Sr RNA基因测序检测各组小鼠粪便样本中的群落结构和组成;采用气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS）检测各组小鼠粪便样本中SCFAs的浓度。结果:（1）抑郁的行为学实验结果显示,相比WT组,KO组小鼠在FST中的不动时间显著增加（P<0.01）、挣扎时间显著减少（P<0.05）;在TST中的晃动时间显著减少（P<0.05）。相比KO组,KE组的小鼠在TST中的不动时间显著减少（P<0.01）。（2）小鼠肠道菌群的群落多样性结果显示,在α多样性上,相比WT组,KO组小鼠PD-Whole-Tree指数、Observed-species指数显著下降（P<0.05;P<0.05）,Simpson指数显著升高（P<0.01）。相比KO组,KE组小鼠PD-Whole-Tree指数、Observed-species指数、Shannon指数显著升高（P<0.05;P<0.05;P<0.05）。稀释性曲线、等级丰度曲线及物种积累曲线均显示WT、KO、WE、KE四组小鼠的物种丰度较高,物种分布较为均匀。在β多样性上,Weighted Uni Frac分析、PCA分析、NMDS分析及UPGMA分析均显示四组小鼠的群落结构不同,菌群多样性差异性较大。（3）小鼠肠道菌群的群落丰度结果显示,相比WT组,在纲的水平上,KO组小鼠拟杆菌纲的丰度显著降低（P<0.05）,变形菌纲丰度显著升高（P<0.01）,WE组小鼠拟杆菌纲的丰度显著降低（P<0.01）,变形菌纲的丰度显著升高（P<0.01）;在目的水平上,拟杆菌目的丰度显著降低（P<0.05）,俊菌目的丰度显著升高（P<0.05）,脱硫弧菌目的丰度显著升高（P<0.01）,WE组小鼠拟杆菌目的丰度显著降低（P<0.01）,俊菌目、脱硫弧菌目显著升高（P<0.01;P<0.01）,弯曲菌目丰度显著升高（P<0.05）;在科的水平上,KO组小鼠毛螺旋菌科的丰度显著升高（P<0.05）,瘤胃球菌科的丰度显著升高（P<0.01）,WE组小鼠Muribaculaceae的丰度显著降低（P<0.01）,毛螺旋菌科的丰度也显著升高（P<0.01）,普雷沃氏菌科的丰度显著升高（P<0.05）;在属水平上,KO组小鼠Alistipes的丰度显著升高（P<0.05）,Lachnospiraceae＿NK4A136＿group、Ruminococcaceae＿UCG-014的丰度显著降低（P<0.05;P<0.05）,WE组小鼠Lachnospiraceae＿NK4A136＿group、Alistipes的丰度显著升高（P<0.01;P<0.01）;在种水平上,KO组小鼠Lactobacillus＿murinus的丰度显著降低（P<0.05）,WE组小鼠Lactobacillus＿murinus的丰度显著下降（P<0.01）。相比KO组,在纲水平上,KE组小鼠拟杆菌纲的丰度显著升高（P<0.05）,梭菌纲、Campylobacteriade的丰度显著升高（P<0.01;P<0.01）,变形菌纲的丰度显著下降（P<0.05）;在目水平上,KE组小鼠俊菌目、脱硫弧菌目的丰度显著下降（P<0.05;P<0.05）;在科水平上,KE组小鼠毛螺旋菌科的丰度显著下降（P<0.05）,瘤胃球菌科显著下降（P<0.01）;在属水平上,KE组小鼠螺杆菌属的丰度显著升高（P<0.01）,Ruminococcaceae＿UCG-014的丰度显著升高（P<0.05）;在种水平上,KE组小鼠Mucispirillum＿schaedleri＿ASF457、Lactobacillus＿murinus的丰度显著升高（P<0.05;P<0.05）。（4）靶向粪便SCFAs的代谢组学检测结果显示,相比WT组,KO组小鼠粪便中总的SCFAs、乙酸、丙酸、异丁酸、戊酸的水平显著上升（P<0.01）,己酸、异戊酸的水平也显著上升（P<0.05）。相比KO组,KE组小鼠粪便总的SCFAs、乙酸、异丁酸水平显著下降（P<0.05）、丁酸的水平显著上升（P<0.01）。（5）抑郁行为与肠道菌群、SCFAs的相关分析结果显示,小鼠在FST中的不动时间与Alistipes的丰度呈显著正相关（P<0.05）,与Prevotellaceae＿UCG-001的丰度呈显著正相关（P<0.01）。小鼠在FST中的挣扎时间与Alistipes、Odoribacter的丰度均呈显著负相关（P<0.05;P<0.05）,与Prevotellaceae＿UCG-001的丰度呈显著负相关（P<0.01）。小鼠在TST中的不动时间与Roseburia的丰度呈显著负相关（P<0.05）。（6）肠道菌群与SCFAs的相关分析结果显示,Bacteroides的丰度与己酸呈显著负相关（P<0.05）,Ruminiclostridium＿9的丰度与己酸呈显著负相关（P<0.01）,Turicibacter的丰度与己酸呈显著负相关（P<0.05）;Blautia丰度与戊酸呈显著正相关（P<0.05）;Mucispirillum的丰度与异戊酸呈显著正相关（P<0.05）;Turicibacter的丰度与丁酸呈显著负相关（P<0.01）;Ruminiclostridium＿9的丰度与异丁酸呈显著负相关（P<0.05）。结论:（1）ASMT基因敲除可诱发小鼠的抑郁行为,并导致肠道菌群紊乱、SCFAs代谢失衡,而运动可改善ASMT基因敲除导致的抑郁行为,并纠正异常的肠道群落结构,缓解失衡的SCFAs水平,特别是上调丁酸水平,提示肠道菌群的丁酸代谢在运动抗抑郁中发挥重要作用。（2）肠道菌群Alistipes、Odoribacter及Prevotellaceae＿UCG-001的丰度增加,Roseburia的丰度减少与抑郁行为的发生呈正相关;Bacteroides、Ruminiclostridium＿9、Turicibacter、Blautia及Mucispirillum的丰度变化与SCFAs的代谢失衡有关。