【摘 要】目的：探討糞便菌群移植（fecal microbiota transplantation，FMT）對神經認知恢復延遲（delayed neurocognitive recovery，dNCR）小鼠認知能力、腸道菌群及代謝物和炎癥反應的影響，為dNCR患者提供一種有效治療方式。方法：將小鼠隨機分為對照組、模型組和菌群移植組3組。采用脛骨中段骨折的方式建立dNCR模型，收集健康小鼠糞便進行FMT。采用Morris水迷宮實驗和曠場實驗檢測行為學能力，Elisa法檢測海馬和血清中白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-1β和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）的含量，Western blot法檢測結腸組織緊密連接蛋白-1（zonula occludens protein 1，ZO-1）及海馬神經元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE）和中樞神經特異性蛋白β（S100 Calcium-binding protein，S-100β）的蛋白含量。透射電鏡下觀察海馬區(qū)神經細胞超微結構。采用16s rRNA基因測序以及液相色譜-質譜聯用技術來檢測腸道菌群及代謝物的變化。結果：曠場實驗和水迷宮實驗結果顯示模型組認知功能受損而菌群移植后改善了認知損害。模型組血清以及海馬中IL-6、IL-1β和TNF-α高于其他2組。模型組結腸組織中ZO-1蛋白含量低于其他2組（P=0.000），而NSE及S-100β高于對照組和菌群移植組（P=0.000）。透射電鏡結果顯示模型組海馬組織結構破壞，而菌群移植后改善了這些變化。3組之間的Chao 1指數和Shannon指數相似?；赽ray_curtis的PCoA發(fā)現模型組與對照組、菌群移植組明顯分離。模型組和菌群移植組的優(yōu)勢菌以擬桿菌門、厚壁菌門為主，模型組中厚壁菌、脫硫弧菌和變形桿菌高于另兩組，而擬桿菌降低。代謝分析中PLS-DA分析顯示3組明顯分離。熱圖顯示出模型組與對照組、菌群移植的明顯差別，與對照組和菌群移植組相比，模型組中色氨酸、5-羥色胺、吲哚等代謝物含量減少，而溶血磷脂酰膽堿增加。結論：腸道菌群及代謝產物的失調以及炎性反應可能是dNCR發(fā)生發(fā)展的重要機制，而FMT可能通過這機制能夠改善麻醉/手術后小鼠的認知功能。

【關鍵詞】16s rRNA；神經認知恢復延遲；糞便微生物群移植；胃腸道微生物組；腸道代謝產物；炎癥反應

【中圖分類號】R619【文獻標志碼】A【收稿日期】2024-05-13

基金項目：國家自然科學基金資助項目（編號：8226150830）；甘肅省科技計劃資助項目（編號：20YF3FA020）；蘭州市科技計劃資助項目（編號：2022-3-31）。

Effects of fecal microbiota transplantation on inflammatory responses，microbiota composition，and metabolites in mice with delayed neurocognitive recovery

Tang Lu1，Zhang Binsen1，Zhang Xiaojia1，Song Wenjing2，Du Zhongying1，Wang Chunai3

（1. The First Clinical Medical College，Gansu University of Chinese Medicine；2. The Fifth Clinical Medical College of Chongqing Medical University；3. Anesthesiology and Pain Medicine Center，Gansu Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine）

【Abstract】Objective：To investigate the effects of fecal microbiota transplantation（FMT） on the cognitive ability，microbiota composi‐tion，metabolites，and inflammatory response of mice with delayed neurocognitive recovery（dNCR），and to provide insights into the de‐velopment of effective treatments for dNCR patients. Methods：Mice were randomly divided into the control group，model group，and FMT group. The dNCR model was established by middle tibial frac‐ture，and fecal samples were collected from healthy mice for FMT. Cognitive ability was assessed using the Morris water maze test（MWMT） and open field test（OFT）. IL-6，IL-1β and TNF-α levels in the hippocampus and serum were measured using ELISA. Co‐lonic Z0-1 and hippocampal NSE and S-100β protein expression was measured by Western blot. The microbiota composition and changes in metabolites were examined using 16s rRNA sequencing and LC-MS，respectively. Results：OFT and MWMT showed that model mice had cognitive impairment，which was attenuated in FMT mice. Serum and hippocampal levels of IL-6，IL-β and TNF-αwere higher in the model group than in the other two groups. In addition，the model group had significantly lower colonic ZO-1 protein expression（P=0.000） but significantly higher hippocampal NSE and S-100β protein expression than the other two groups（P=0.000）. The Chao1 index and Shannon index were similar among the three groups. Principle coordinates analysis using Bray-Curtis dissimilar‐ity revealed that the microbiota composition of model group was markedly distinct from those of the control and FMT groups. Bacte‐roidetes and Firmicutes were the predominant phyla in the model and FMT groups. The model group also had higher abundance of Fir‐micutes，Desulfobacterota，and Proteobacteria and lower abundance of Bacteroides than the control group and FMT group. Partial leastsquares discriminant analysis demonstrated that the model group had a distinct metabolite composition than the other two groups，char‐acterized by decreased tryptophan，5-hydroxytryptophan，and indole，as well as increased lysophosphatidylcholine. Conclusion：Dys‐regulated microbiota and metabolites as well as inflammatory responses may be the key mechanisms driving dNCR development and progression. FMT can act on these pathways to improve the cognitive function of anesthetized or operated mice.

【Key words】16s rRNA；delayed neurocognitive recovery；fecal microbiota transplantation；gut microbiota；gut metabolites；inflamma‐tory response

神經認知恢復延遲（delayed neurocognitive re‐covery，dNCR）是一種在術后30 d內出現的任何形式的認知功能障礙，是一種術后常見的并發(fā)癥。dNCR的發(fā)生不僅嚴重影響了患者的生活質量，也給社會帶來了沉重的負擔，因此加快對dNCR的預防和治療尤為重要。目前，針對dNCR的治療大多以預防為主，而腸腦軸概念的提出可能為dNCR的治療帶來新的可能性。作為大腦和腸道的交流通道，可以通過腸道菌群及其代謝產物影響大腦的結構和功能，從而改善認知功能[1]。

糞便菌群移植（fecal microbiota transplantation，FMT）是將健康供體體內的菌群移植到患者體內從而恢復患者正常功能的方式。有研究表明dNCR與正常小鼠腸道菌群之間存在的巨大差異[2]。在帕金森小鼠中移植健康小鼠菌群糞便后觀察到帕金森小鼠的行為認知功能得到恢復[3]。雖然目前FMT對dNCR的作用仍然不清楚，但是理論分析認為菌群糞便移植也可以改善dNCR患者的認知功能。由此本研究有理由推測菌群移植不失為1個治療dNCR的有效方式。

炎癥反應也是dNCR發(fā)生發(fā)展的一個重要病理過程。麻醉/手術引起dNCR機制可能與外周促炎信號通過血腦屏障從而激活膠質細胞，從而加重神經損傷和死亡有關。然而對FMT是否可以改善神經炎癥反應從而減輕dNCR的研究鮮有報道。因此，本研究通過制備dNCR小鼠模型，觀察小鼠經過FMT后，對術后學習記憶能力、炎性因子以及腸道菌群和其代謝產物的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗動物 研究從2022年10月到2023年6月，選擇8周齡的雄性C57BL/6J小鼠40只，體質量為23～25 g。小鼠由斯貝福（北京）生物技術有限公司提供[許可證號：SCXK（京）2019-0010]。將它們飼養(yǎng)在（24±2）℃，40%～70%濕度，12 h光/暗循環(huán)的環(huán)境下，同時允許自由獲取食物和水。實驗開始前小鼠在該環(huán)境適應7 d。實驗中所有操作均得到甘肅中醫(yī)藥大學倫理委員會批準（審批編號：2023-512）。

1.1.2 主要實驗儀器 髓內釘（锘海生物科學儀器上海有限公司），醫(yī)用縫合針（杭州華威醫(yī)療用品有限公司），灌胃針（上海玉研科學儀器有限公司），Morris水迷宮系統(tǒng)（成都泰盟科技有限公司），離心機（德國Eppendorf公司），酶標儀（美國Molecular公司），搖床（美國SCILOGEX公司），轉印槽（美國Bio-Rad公司），novaseq 6000測序儀（美國illumine公司），質譜儀（美國Thermo Fisher公司），透射電子顯微鏡（美國FEI公司）。

1.1.3 主要試劑 七氟烷（上海恒瑞醫(yī)藥有限公司），大鼠腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α），白細胞介素（interleukin，IL）-6和IL-1β ELISA試劑盒（上海酶聯生物科技有限公司），BCA蛋白定量試劑盒（蘇州新賽美生物科技有限公司），緊密連接蛋白-1（zonula occludens protein 1，ZO-1）（美國protientech公司），海馬神經元特異性烯醇化酶（neuron-specific aldehyde Reductase ，NSE）（美國 Immunoway公司），S-100β（美國 Immunoway公司），GAPDH抗體（美國Affinity公司），糞便基因組DNA提取試劑盒（北京天根生化科技有限公司），NEBNext？ Ultra？ II FS DNA PCR-free文庫制備試劑盒（美國 New England Biolab公司），電鏡固定液（江蘇酶免實業(yè)有限公司）、812包埋劑（美國 SPI公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗分組 小鼠在經過了7 d環(huán)境適應后，通過計算機隨機將40只小鼠分為3組：對照組（n=10），模型組（n= 15）和菌群移植組（n=15）。考慮到在造模后和灌胃過程中小鼠死亡的可能性，因此將模型組和菌群移植組的小鼠數量定為15只。

1.2.2 dNCR模型建立及各組的處理 dNCR模型組和菌群移植組：依據之前的描述[4]，使用脛骨骨折的方式建立模型。3%七氟烷誘導麻醉小鼠，然后在2%七氟烷維持下進行手術，全程氧氣供應，濃度為100%。在麻醉過程中注意小鼠的呼吸頻率和肌張力。待小鼠安靜不動，呼吸變慢皮膚夾捏反應消失后[5]，將右側脛骨剃光并使用碘伏消毒。在膝關節(jié)下方切開皮膚，顯露脛骨，將髓內固定針從脛骨轉軸處鉆孔植入，脛骨中端骨折。在清創(chuàng)后，用0.25%布比卡因浸潤切口，逐層縫合切口，無菌敷料覆蓋。整個手術時間持續(xù)30 min左右。術后局部涂敷復方利多卡因乳膏，每日2次，直到傷口愈合。待小鼠完全清醒后放回籠子，允許自由進食。對照組：僅置于有100%氧氣的裝置中30 min。實驗過程中因造模和灌胃過程中死亡10只，共納入的小鼠30只，最終3組的數量分別是9、10、11只。

1.2.3 糞便菌群移植 收集健康小鼠的新鮮糞便，以1粒糞便/2 mL的標準加入PBS液。待浸泡15 min后，以1 000 r/min、4 ℃離心5 min。取上清液與甘油混合后在-80 ℃冰箱儲存。然后通過灌胃法將供體糞便懸液移植給菌群移植組，每只小鼠每次200 U懸浮液，每周2次，持續(xù)2周。另外，在FMT前通過Morris水迷宮試驗。當結果表明建模成功后的小鼠才會進行FMT。對照組和模型組使用同等量0.9%生理鹽水進行2周灌胃。2周后檢測海馬和血清炎癥因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表達，同時檢測認知功能以及小鼠體內腸道菌群及代謝產物。

1.2.4 行為學測試

1.2.4.1 曠場實驗 如圖1所示，小鼠在2周菌群移植結束后進行曠場實驗（open field test，OFT），小鼠放在40 cm×40 cm×40 cm 的正方體區(qū)域內自由移動5 min，使用攝像機記錄小鼠運動的總距離、中央區(qū)域停留時間及百分比、中央區(qū)域及百分比。測試時實驗人員離開曠場箱周圍以避免干擾老鼠。每次測試結束后，都用75%的乙醇擦拭裝置，以避免嗅覺線索。

1.2.4.2 Morris水迷宮試驗 Morris水迷宮試驗來測試和評價記憶和學習能力。試驗在1個直徑120 cm，高50 cm白色塑料制成的大型圓形池內進行。池中充滿水，深度為25 cm，池內水溫為（24.0±1.0） ℃。水中加入二氧化鈦粉，使水成為乳白色變得不透明。水面分成4個象限，然后將直徑為10 cm的圓形平臺浸沒在第四象限中央水面以下約0.5～ 1.0 cm處。小鼠首先于造模前進行5 d的行為訓練，將小鼠頭朝池壁放入水中，如果小鼠在60 s內找到平臺，讓小鼠在平臺上停留10 s；如果小鼠60 s內找不到平臺，則由實驗者將其引導登上平臺并停留10 s，潛伏期記錄為60 s。每天固定時間訓練4次（即將小鼠從4個不同象限放入水中），用系統(tǒng)紀錄逃避潛伏期。菌群移植后進行定位航行試驗，方法如上。定位航行結束后，撤掉平臺進行空間探索試驗。記錄在60 s內的游泳路徑，記錄游泳總距離、穿越平臺的次數、在目標象限停留的時間。

1.2.5 糞便菌群分析 行為學試驗結束后2 h內，收集新鮮糞便樣本，并在液氮中快速冷凍，然后放在-80 ℃冰箱中。通過細菌16s rRNA基因測序來測量腸道菌群的變化?；蚪MDNA提取采用CTAB方法。使用細菌16 S rRNA基因（V4區(qū)）特異性引物擴增基因組DNA，引物為：515F（5’-GTGCCA GCMGCCGCGGTAA-3’）和806R（5’-GG ACTACHVGGGTWT CTAAT-3’）。在98 ℃下進行1 min的第1次變性，然后在98 ℃（10 s）、50 ℃ （30 s）和72 ℃（30 s） 下進行30次循環(huán)，最后在72 ℃下保持5 min。使用NovaSeq 6000進行PE 250上機測序。將序列以97%的一致性聚類到相同的操作分類單位中。使用QIIME工具進行α和β多樣性分析。通過Chao 1、觀測運算分類單元和Shannon指數分析α多樣性，同時進行β多樣性分析。

1.2.6 代謝物分析 將小鼠處死后，采用心尖取血方式采血，離心后收集上層血清。使用80%甲醇水溶液從樣本中提取代謝物，渦旋震蕩，冰浴靜置5 min，15 000 r/min和4 ℃下離心20 min。加水稀釋至甲醇含量為53%后，將提取的混合物以15 000 r/min、4 ℃離心20 min，并使用液相色譜-質譜聯用儀分析上清液以鑒定代謝物。數據處理是基于 Linux操作系統(tǒng)（CentOS版本6.6）以及R、Python軟件進行。在進行質控后，使用數據處理軟件metaX對代謝物進行偏最小二乘法判別分析（Partial least squares Discriminant Analysis，PLS-DA）。

1.2.7 免疫印跡法檢測 使用免疫印跡法檢測海馬組織中的NSE、S-100β以及結腸組織ZO-1的蛋白表達。取海馬組織和結腸組織裂解勻漿，在4 ℃下3 000 r/min離心20 min，取上清液。使用含有蛋白酶和磷酸酶抑制劑的混合物以及苯甲基磺酰氟和放射免疫沉淀法緩沖液從檢測樣品中提取蛋白質。根據所測的目的蛋白分子量配置凝膠，待電泳結束使用PVDF膜進行轉膜。取出PVDF膜，使用5%的脫脂牛奶封閉1 h，加入稀釋過的單克隆兔抗NSE（稀釋濃度為1∶2 000）、S-100β（稀釋濃度為1∶1 000）和ZO-1（稀釋濃度為1∶3 000），在4 ℃孵育過夜，并使用GAPDH（稀釋濃度為1∶5 000）進行對照。過夜后，室溫搖床下用Tris鹽緩沖液洗滌4次，每次8 min，加入二抗（稀釋比例是1∶5 000），搖床上孵育1.5 h，同樣方法洗滌4次。配置ECL發(fā)光液并機器曝光成像。Image J分析軟件計算蛋白含量。

1.2.8 酶聯免疫吸附實驗分析 按照免疫印跡法方法取上清液。根據制造商的說明，用相應的酶聯免疫吸附實驗試劑盒測定海馬中IL-6、IL-1β和TNF-α濃度。使用酶標儀以450 nm波長測量各孔吸光度，測定在加終止液后15 min內進行。根據標準曲線計算海馬和血清樣品中 IL-6、IL-1β和TNF-α濃度。

1.2.9 透射電鏡 通過透射電鏡觀察海馬區(qū)的超細結構。取海馬組織并將切成<1 mm3的方塊，在2.5%戊二醛固定2～ 4 h。經過脫水、滲透、包埋、固化后，將樣本切片60～80 nm的超薄切片。2%醋酸鈾-枸櫞酸鉛雙染色后在電鏡下觀察。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用Graphpad Prism 9軟件進行統(tǒng)計分析。ShapiroWilk法用來檢測數據是否符合正態(tài)分布（P>0.05）。對于非正態(tài)分布或方差不齊的數據采用非參數檢驗，以四分位數Md（P25，P75）表示。計量資料符合正態(tài)分布以均數±標準差（x±s）表示。除術前認知功能行為訓練采用分析采用雙因素方差分析外，其他檢測數據均采用單因素方差分析。事后檢驗采用Bonferroni進行多重比較。檢驗水準α=0.05。

2 結 果

2.1 小鼠行為學檢測結果

2.1.2 水迷宮檢測結果 為了確認dNCR模型是否成功建立以及研究菌群移植是否能改善麻醉/手術引起的認知功能改變，本研究使用Morris水迷宮進行評估，具體見表2。3 組的游泳總距離無差異（F=0.290，P=0.750），表明排除了菌群移植后運動能力的影響。3 組小鼠的逃避潛伏期（F=9.850，P=0.002）、穿越平臺的次數（F=30.620，P<0.001）以及在目標象限的停留時間（F=10.800，P=0.001）的差異有統(tǒng)計學意義。其中，在定位航行中，與對照組相比，模型組小鼠顯示出更長的潛伏期，菌群移植后與模型組相比潛伏期縮短。而在空間探索中，與對照組相比，模型組的穿越平臺次數和在目標象限的時間均減少，而菌群移植后可以改善這種變化。以上結果表明FMT治療后改善了由麻醉/手術損害的認知功能。

2.1.3 曠場實驗結果 菌群移植治療對dNCR小鼠的焦慮影響由OFT進行評估。3組的運動總距離差異無統(tǒng)計學意義（F=2.090，P=0.144），而3組的中央區(qū)域停留時間（H= 10.380，P=0.006）、中央區(qū)域停留時間比例（H=10.380，P= 0.006）、中央區(qū)域路程（H=11.040，P=0.004）和中央區(qū)域路程比例（H=13.020，P=0.002）均有顯著差異。其中，在模型組中這些指標顯著下降（P<0.05 vs.對照組），而在菌群移植組顯著增加（P<0.05 vs.模型組）。見表3。

2.2 小鼠菌群移植炎癥反應情況

為了研究FMT對于炎癥反應的影響，于是測定了小鼠海馬以及血清中IL-1β、IL-6以及TNF-α水平。如表4所示，3 組小鼠IL-1β（F=21.340，P=0.000）、IL-6（F=18.570，P= 0.001）、TNF-α（F=22.200，P=0.000）含量差異均有統(tǒng)計學意義。同樣的，如表5所示，在海馬中與在血清中結果類似。模型組的IL-1β、IL-6、TNF-α高于對照組，菌群移植組與模型組相比炎性因子水平均降低，對照組和菌群移植組之間無差異。結果表明腸道菌群可能參與外周以及神經炎性反應。

2.3 小鼠菌群移植腸道和腦損傷情況

ZO-1作為腸黏膜屏障的重要組成部分[6]，可以反映腸道的損傷情況。因此取小鼠結腸組織測量ZO-1的相對表達。由圖2A可以觀察到，3組小鼠的ZO-1的相對表達差異有統(tǒng)計學意義（F=105.900，P=0.000）。在這之中，模型組與對照組相比ZO-1的表達量下降，菌群移植后ZO-1表達明顯上調。

為了探討FMT后，健康的供體的菌群是否參與改善腦損傷，于是測量了海馬中NSE、S-100β蛋白的表達，見圖 2A。3組間NSE（F=90.550，P=0.000）、S-100β（F=107.800，P= 0.000）蛋白表達有顯著差異。在麻醉/手術后，與對照組相比2種蛋白相對含量有增加，菌群移植后出現下降。如圖2B所示，在海馬組織的電鏡結果中對照組細胞核形態(tài)規(guī)則，表面光滑，而模型組可見細胞核形態(tài)不規(guī)則，表面凹凸不平，基質電子密度降低呈空泡化，而菌群移植后得到改善。

2.4 小鼠腸道菌群結果

在確認了菌群移植會改善炎性反應以及腦損傷后，為了進一步確認這種變化是否通過腸道菌群發(fā)生變化的，對樣本的糞便進行了16S rRNA測序分析。α多樣性用來評價群落內菌群的多樣性。3組之間的Chao 1指數和shannon指數相似，表明三者之間的群落內微生物物種多樣性差異不顯著，（圖3A、3B）。β多樣性主要用來評價群落和群落間的菌群多樣性[7]。通過基于bray_curtis的PCoA發(fā)現模型組與對照組明顯分離，而對照組與菌群移植組之間的更為接近（圖3C），表明對照組與菌群移植組之間的菌群構成比的相似性。

在門水平上，如表6所示，展示了每個組豐度前10的菌群物種相對豐度。3組的擬桿菌（F=26.670，P=0.000）、厚壁菌（F=8.630，P=0.005）、脫硫弧菌（F=5.790，P=0.017）和變形桿菌（F=10.050，P=0.003）的差異有統(tǒng)計學意義。其中，相比于對照組，擬桿菌的相對豐度下降，而厚壁菌、脫硫桿菌和變形桿菌相對豐度增加。在經歷菌群移植后，觀察到小鼠糞便中的這些細菌朝著對照組方向變化。這個結果不僅表明了FMT的成功，而且說明這些細菌很可能是參與認知變化的關鍵菌群。

2.5 小鼠代謝組學結果

為了進一步探索這種行為學的變化是否由某些菌群的代謝物引起，所以基于LC-MS技術進行非靶向代謝組學分析。

熱圖顯示了3組10種差異代謝物的全局特征，通過這個圖可以看到模型組與對照組代謝物有明顯差異，而菌群移植組與對照組代謝物含量類似，具體見圖3D。在這之中，與對照組，模型組中色氨酸、5-羥色胺、吲哚等代謝物含量減少，而LPC有增加。FMT后，這些代謝物向著相反的方向變化。此外，圖3E的PLS-DA分析顯示無論是對照組還是菌群移植組，與模型組組都出現了分離，而對照組和菌群移植組接近。這與熱圖結果是一致的。結果表明，FMT認知功能的變化可能是通過這些代謝物發(fā)生改變的。

3 討 論

dNCR患者主要表現為認知、注意力、記憶力、定向力以及執(zhí)行力的下降，嚴重情況時會持續(xù)數月、數年甚至更長時間[8]。因此找到dNCR的有效治療方式顯得十分重要。菌群移植是一種潛在的治療方式，但是目前還未有FMT治療dNCR的相關研究。本研究發(fā)現dNCR小鼠在糞便的菌群移植后，腸道內某些微生物及代謝產物得到恢復，并減輕神經炎癥，從而改善了小鼠的認知功能。

作為腸道微生物和大腦交流的通道，腸腦軸可以通過腸道菌群本身或者是其代謝物影響認知功能[9]。在麻醉/手術后，觀察到小鼠的腸道微生物組成與對照組的差異巨大，而FMT后腸道菌群向著健康方向恢復。其次，在門水平上，可以觀察到擬桿菌是小鼠腸道菌群中的主要組成，而在麻醉/手術后，dNCR小鼠具有更高豐度的厚壁菌和脫硫桿菌，更低豐度的擬桿菌和變形桿菌。在經過菌群移植后會改善這些變化。有相關研究表明，擬桿菌豐度的下降與認知障礙相關[10]。作為在健康腸腔內豐富存在的細菌，其導致認知的下降可能與擬桿菌死亡導致血漿中脂多糖增加從而引起神經炎癥反應有關[11]。此外，在帕金森疾病的小鼠研究中發(fā)現變形桿菌豐度的顯著增加[12]。變形桿菌與認知功能障礙呈正相關，機制可能與擬桿菌類似，通過脂多糖激活TLR 4/NF-kB介導神經炎癥[13]。因此，可以提出假設擬桿菌、變形桿菌等可能是dNCR的標志菌群，而菌群移植后可以通過檢測這些標志菌群的變化來觀察治療方式的有效性。

腸道微生物的某些代謝物可以通過循環(huán)系統(tǒng)影響認知功能。色氨酸在腸道微生物的作用下可以生成5-羥色胺、吲哚化合物和犬尿氨酸等代謝物。而色氨酸及其代謝物可能通過腸腦軸參與dNCR的發(fā)生過程[14]。腸道中的色氨酸95%可轉換成犬尿氨酸，犬尿氨酸與認知功能障礙的改善呈正相關，它可以通過激活N-甲基-D-天冬氨酸受體和谷氨酰胺神經傳遞來調節(jié)神經可塑性[15-16]。另一種代謝物是5-羥色胺，作為中樞神經發(fā)育的關鍵調節(jié)劑，它可能通過防止線粒體和突觸損傷來調節(jié)認知功能[17-18]。此外，5-羥色胺經過轉化后還可以產生褪黑素。雖然在本實驗中發(fā)現差異性物質溶血磷脂酰膽堿（lysphosphatidylcholine，LC），但是目前的研究對于LC在認知功能的影響結果并不一致，這也成為本團隊今后重點關注的研究方向。

在麻醉/手術后，可以誘導海馬中小膠質細胞激活，從而對神經炎癥起促進作用。有研究認為外周炎癥的變化可能影響中樞神經系統(tǒng)，從而影響神經炎癥[19]。在本研究中海馬和血清中都觀察到了麻醉/手術組中IL-1β、IL-6、TNF-α炎性因子的升高，因此正是印證這個假說。ZO-1蛋白參與了黏膜屏障完整性，在本研究中觀察到菌群移植后對麻醉/手術引起的腸道炎性黏膜恢復有重要作用。S-100β在神經膠質細胞中分布，可以敏感的提示膠質細胞的炎癥反應，而NSE可以作為神經損傷的標志物，當腦損傷時血腦屏障通透性增加[20]。而海馬區(qū)的透射電鏡可以進一步證實菌群移植還減輕了腦損傷，改善了認知功能。

本實驗研究存在一定問題需要進行后續(xù)研究。首先本實驗雖然發(fā)現了代謝產物LC，但是還不能確定其對認知的影響。其次，進一步的研究需要確定腸道菌群和代謝產物之間的關系。最后實驗對象為成年的小鼠，因此研究結果在老年中是否有其他的變化，這也需要進一步研究。

綜上所述，腸道菌群及代謝產物的失調以及炎性反應可能是dNCR發(fā)生發(fā)展的重要機制，而FMT可能通過這個機制能夠改善麻醉/手術后小鼠的認知功能。本研究為dNCR的治療提供了一個新的思路，但是仍需要進一步的驗證。

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（責任編輯：李青穎）

本文引用格式：

唐 璐，張斌森，張笑佳，等. 菌群移植對神經認知恢復延遲小鼠炎癥反應以及菌群和代謝產物的研究[J]. 重慶醫(yī)科大學學報，2025，50（1）：44-51.