“肠脑轴”（Gut-Brain Axis）通常是指直肠和脑子主动的主动能力，关干到直肠、中枢神经系统化程序化和抗体程序化主动的较为复杂人机交互能力，对人类的肢体和心理状态的健康起关键要能力。越发就越的证明发现，中枢神经系统化健康成长与直肠细小微微生物学组关干，但基于不足与初步判断微生物学象征物匹配好的多个学数据库，迄今为止人类对“肠脑轴”的隐性机理还未有全方面的认为。

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、宏核高蛋白组学和代谢率组学分折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。

英语翻译题目：Infant gut microbiota contributes to cognitive performance in mice （Cell Host & Microbe，IF=30.3, 2023）

简体中文副标题：婴儿肠道微生物群有助于小鼠的认知表现

组学技巧：16S rRNA+宏蛋白质组学+代谢组学

模板资料：婴儿粪便、小鼠粪便

探究指导思想

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

常见学习结局

01、宝宝认识自己的能力和胃肠道菌群结构特征的有关

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中十五位数组（Inf-belowCC）的婴幼儿不同于，不低于CC中十五位数组（Inf-aboveCC）的婴幼儿肠子菌群具有着更加高的透亮性（ 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， 把握本事其他的幼儿，其直肠微怪物在群落构造构造上具有同质性文化差异 。

图1. Inf-aboveCC和Inf-belowCC组孩子消化道菌组群成型式

02、婴幼儿认识了解程度有关系的宏核氨基酸组特色

为了探究与婴儿认识相关的肠道菌群功能特征，研究人员采用宏蛋清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宏白质组中仅仅取得丰度的蛋白质含量质。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. 宏高蛋白质组学丰度分享

03、组氨酸基础代谢与幼儿认同的能力光于

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治疗细胞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. 组氨酸新陈代谢与小宝宝自我认识技能密切相关

04、宝贝供体的胃肠道菌群小鼠胚胎移植

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，做Inf-below cc肠子微生态学组的小鼠HutH抗逆性一般情况下更高的。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. 被宝贝肠管菌群定植的小鼠有着与记忆力的功能涉及到的的不一样革兰氏阴性菌总类群

工作小结

所述，探索技术人员根据16S rRNA测序、宏淀粉酶质组学和基础新陈基础基础代谢率组学探索创立了婴孩组氨酸基础新陈基础基础代谢率组与自我意识实力直接的连接，连接数现没事个与认清实力相关内容的基础新陈基础基础代谢率酶—组氨酸酶（HutH）。HutH水准的多种之处并且 多种的粪液和的尿液组氨酸基础新陈基础基础代谢率组与婴孩自我意识实力想关。除此以外，根据婴孩供体的肠胃菌群粪液植入的记住的功能应该性传播给无菌操作小鼠，认清实力很好的婴孩供体植入小鼠包含Phocaeicola, Bacteroides和Bifidobacterium等与自我意识实力实力想关的有害菌。探索说明婴孩复合型自我意识实力和肠胃菌分组成直接的连接最开始在6个月时间时就创立看起来了，组氨酸基础新陈基础基础代谢率物水准的调准一种风险的考核机制。

拜谱个人总结

本研究通过16S rRNA测序和宏球脂肪酸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，全方位表述了在孩子-粪渣移栽小鼠体系中中直肠菌群对群体行为技能的的影响，为“肠脑轴”在孩子期的的发展和效果机理带来了了新的认为。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!

符合学术论文：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.