研究背景　　人类消化道中栖息着100万亿个微生物;是人体细胞总数的10倍多。共生的肠道微生物在调节宿主免疫功能;营养吸收、肠壁平衡和其他生理过程中扮演着重要角色。近来动物研究显示共生肠道微生物能通过“微生物-肠-脑”轴影响神经功能和行为。并且临床研究证实;神经精神疾病常常伴发具有肠道微生物紊乱特征的胃肠功能紊乱。这些结果提示;肠道微生物改变可能会促使神经精神疾病发生。但是共生肠道微生物影响中枢神经功能的方式;及其促使神经精神疾病的发生的方式目前仍不清楚。　　目的　　1.为更好的理解“微生物-肠-脑”轴;采用移植 SPF 鼠肠道微生物至 GF鼠模型和抗生素移除 SPF 肠道微生物模型来研究肠道微生物对小鼠海马分子表达及行为学的影响。　　2.为进一步验证海马氧化还原平衡是否受肠道微生物调控;并且该改变与那些神经精神疾病的发生有关。　　方法　　肠道微生物调节宿主焦虑和抑郁样行为及PKC-CREB信号通路　　1.为明确肠道微生物是否能改变宿主行为;采用旷野实验以评价小鼠焦虑行为;采用强迫游泳评价小鼠抑郁样行为;以此评价无菌鼠（GF）;无特定致病菌（SPF）鼠;抗生素处理（ABX）鼠和重定植（CGF）鼠模型中肠道微生物对行为的影响　　2.为明确小鼠中与肠道微生物相关转录组的改变;我们采用高通量基因芯片检测GF鼠;CGF鼠和SPF鼠的海马中RNA的表达情况。　　3.采用 IPA 数据库分析差异基因的功能。经典通路分析法用于分析受肠道微生物调控最明显的基因。　　4.为明确 CREB 信号通路是否是受肠道微生物所调控;采用qRT-PCR验证CREB信号通路中的13个基因。　　5.蛋白免疫印迹技术用于验证肠道微生物紊乱模型海马中的CREB和pCREB的表达量。　　肠道微生物调节宿主海马氧化应激水平及其行为学表型　　1.为明确肠道微生物是否能调节海马氧化还原平衡;我们检测了GF鼠和SPF鼠中84个与抗氧化防御相关基因表达。　　2.为明确差异基因是否与神经精神疾病相关;分析差异基因在疾病基因组中富集程度。　　3.采用新环境抑制进食实验评价肠道微生物对小鼠焦虑行为的影响;采用 Y 迷宫实验评价肠道微生物对阿尔茨海默症发病风险的影响。　　4.为明确差异基因及行为学是否能被重定植微生物所逆转;采用重定植肠道微生物至青少年 GF 鼠模型评价其海马氧化还原相关基因和行为学表型。　　结果　　1.肠道微生物调节动物行为学并影响海马CREB通路　　肠道微生物早期定植能显著影响小鼠行为学;青少年时期定植或移除肠道微生物并不能完全逆转其行为学。芯片结果共发现了在 GF鼠海马中有1068 个基因表达上调;有 3591个表达下调基因;其中共有107个上调基因和32个下调基因被重定植肠道微生物所逆转。IPA分析显示受肠道微生物调控的基因主要集中在CREB信号通路上;GF鼠表现为 CREB 表达降低伴随 PRKCB 和 AMPA 受体表达降低和pCREB表达增加。青少年时期定植微生物能逆转CREB和pCREB的表达;但并不能逆转PRKCB和AMPA受体的表达。抗生素移除微生物小鼠仅能减少pCREB表达。　　2.肠道微生物调节海马与焦虑和阿尔茨海默症相关的氧化应激平衡　　GF鼠和SPF鼠海马中共有84个与氧化应激和抗氧化相关基因被检测;其中有12个与抗氧化防御相关基因在GF鼠海马中显著上调;4个促氧化作用基因在 GF 鼠海马中显著降低。生物信息学分析差异基因与焦虑和阿尔茨海默症密切相关。行为学结果证实无菌鼠焦虑和记忆功能改变;而青少年期重定植肠道微生物可以部分逆转差异基因表达;并减少在焦虑和阿尔茨海默症中富集的基因表达。　　结论　　1.肠道微生物早期定植可能通过PKC-CREB信号通路参与促进神经发育的作用。　　2.尽管GF鼠和ABX鼠菌表现为焦虑相关行为减少;但其背后的分子机制不同。　　3.肠道微生物可以影响小鼠海马氧化还原相关基因表达;且这些基因与焦虑和阿尔茨海默症密切相关。