“肠脑轴”（Gut-Brain Axis）指得胃肠内和脑子彼此的相互间用处，有到胃肠内、脑神经装置装置和天然免疫装置彼此的简化互动用处，对地球身和心理活动绿色起比较偏重要用处。越发的越大的视听资料发现，脑神经装置阴茎发育与胃肠内的微生物体工程组有关，但考虑到由于缺乏与物理诊断生物体工程因素物适应的几组学统计资料，如今很多人对“肠脑轴”的意向工作机制尚无有周全的了解。

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、宏蛋白酶质组学和新陈代谢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。

日文主题：Infant gut microbiota contributes to cognitive performance in mice （Cell Host & Microbe，IF=30.3, 2023）

中文版网站标题：婴儿肠道微生物群有助于小鼠的认知表现

组学技术设备：16S rRNA+宏蛋白质组学+代谢组学

模板资料：婴儿粪便、小鼠粪便

的研究策略

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

具体探究毕竟

01、新生婴儿联系学习能力和肠胃菌群形式的内在联系

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）。 与不低于CC中个数组（Inf-belowCC）的新生宝宝相对比，高出CC中个数组（Inf-aboveCC）的新生宝宝胃肠菌群都具有最高的透亮性（ 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， 理解的能力各不相同的宝宝，其胃肠微生态学在群落设计的特点上现实存在同质性异同 。

图1. Inf-aboveCC和Inf-belowCC组小宝宝可以使肠胃菌群聊成型式

02、新生儿认知业务能力有关的的宏蛋白酶质组特证

为了探究与婴儿认识相关的肠道菌群功能特征，研究人员采用宏球营养物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宏白质组中独一无二正相关生物富集的淀粉酶质。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. 宏血清质组学聚集进行分析

03、组氨酸消化吸收与新生婴儿的认知的能力有关于

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向药物基础代谢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. 组氨酸细胞代谢与婴孩看法的能力相关联

04、幼儿供体的肠胃菌群小鼠试管移植

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，使用Inf-below cc肠胃微怪物组的小鼠HutH活性酶虽然越高。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. 被产品直肠菌群定植的小鼠享用与记忆力功效涉及的不一螨虫种类群

工作小结

以上，科学论述人士依据16S rRNA测序、宏淀粉酶质组学和产生组学论述打造了婴孩组氨酸产生组与掌握程度内的找，消息队列现了一大个与掌握特性关于的产生酶—组氨酸酶（HutH）。HutH含量的地域差异甚至与众不同的畜禽排泄物和尿样组氨酸产生组与婴孩掌握程度业内的。于此，依据婴孩供体的直肠菌群畜禽排泄物胚胎植入的遗忘性能就能够传染给灭菌小鼠，掌握特性很好的婴孩供体胚胎植入小鼠比较丰富Phocaeicola, Bacteroides和Bifidobacterium等与掌握程度特性业内的的大肠杆菌。科学论述证明婴孩符合掌握程度和直肠菌组群成内的同步更早在6个月时间时就打造起来了了，组氨酸产生物含量的控制是种内在的制度化。

拜谱总结

本研究通过16S rRNA测序和宏蛋清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，率先阐释了在小宝宝-粪渣植入小鼠制度中肠腔菌群对自我意识用途的会影响，为“肠脑轴”在小宝宝时候的成长和用途机制化打造了新的明白。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!

借鉴论文参考文献：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.