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研究背景： 许多研究已经发现，怀孕期母亲肥胖会显著改变子代的肠道微生态，并且有的子代会出现神经发育异常，易患自闭症等精神疾病。 研究目的： 本文通过构建亲代肥胖的小鼠模型，研究肠道微生物如何影响子代的社交及其他与自闭症相关的行为。 思路概览： 总结该文章的思路，首先通过高低饮食组证明MHFD小鼠的社交行为和肠道微生物发生了改变，然后通过Co-housing和FMT进一步证明是微生物的改变影响了社交行为的改变。之后为了探究是具体哪一些菌的改变影响了行为，对两组小鼠的粪便进行了宏基因组测序，鉴定出L. Reuteri的含量发生了很大改变，通过饮水添加L. Reuteri证明该菌能单独影响小鼠的行为。最后进一步进行机制的探索，通过文献检索锁定催产素和多巴胺神经系统，用免疫组化和电生理实验证明微生物可能通过催产素和多巴胺神经系统影响小鼠的行为。  研究结果： 1. 肥胖母鼠的子代小鼠（MHFD）社交行为有所损伤 实验设计：母鼠分为两组，一组正常饮食，一组高脂饮食。八周之后与正常饮食的公鼠交配。小鼠出生后由母鼠哺乳，断奶之后转为正常饮食。断奶后四周检测子代小鼠的行为（如下图）。  实验结果： A. MHFD小鼠体重与MRD小鼠无显著差异 高脂饮食（HFD）的母鼠8周后体中显著高于正常（RD）饮食的小鼠（图1.A），高脂饮食小鼠的子代小鼠（MHFD）体重与正常饮食组子代（MRD）没有显著差异（图1.B）。  B. MHFD小鼠社交行为有所损伤 通过Reciprocal social interactions实验和Three-chamber test实验，发现MHFD小鼠在与同伴交流时间和交流频次上都显著低于MRD小鼠。Sociability和Social Novelty表现也差于MRD小鼠。  C. MHFD小鼠肠道微生态发生改变 通过16S测序分析，发现MHFD小鼠的肠道微生态组成情况与MED小鼠有显著差异（图3.A），且微生态多样性显著降低（图3.B）。  2. 肠道微生物介导MHFD小鼠的社交行为障碍 为了证明是肠道微生物的异常引起了小鼠社交行为障碍，作者又设计了Co-housing和FMT两个实验。 A. Co-housing MHFD小鼠断奶后与MRD小鼠同笼喂养，由于小鼠有互相吃粪便的习惯，所以小鼠之间会交换肠道微生物，同笼期间正常饮食喂养，4周之后检测小鼠的行为。设置3只MRD与1只MHFD同笼，对照组为4只MRD以及4只MHFD同笼。  经Reciprocal social interactions和Three-chamber test检测表明，与MRD小鼠同笼过的MHFD小鼠的社交行为均有所改善，变得与MRD小鼠较接近（图4.A-B）。另外肠道微生物检测发现，与MRD小鼠同笼之后的MHFD小鼠肠道微生物（下图橙色）变得与MRD小鼠更为接近。也就是同笼实验纠正了MHFD小鼠的肠道微生态（图4.C）。  B. 粪便移植(FMT) 由于无菌小鼠缺少肠道微生物，因此在社交上也出现类似MHFD小鼠的缺陷。对于无菌小鼠的进行粪便移植实验，分别移植MRD和MHFD小鼠的粪便。结果与上述实验一致，MRD小鼠的粪便逆转了无菌小鼠社交方面的缺陷（图5.A-D）。另外，作者还发现，在第四周进行粪便移植能够逆转社交障碍（图5.E.G.H），但是第八周移植则无效（图5.F.I.J），说明肠道微生物对社交行为的改善具有一定的窗口期。  3. L. Reuteri是主要影响小鼠社交行为的菌 为了找到对于社交行为有影响的菌株，对MHFD和MRD小鼠的粪便进行宏基因组测序，找到了一系列发生显著变化的微生物。其中L. Reuteri的变化倍数最大。因此作者研究了单独添加该菌是否能逆转小鼠的社交行为缺陷。  在MHFD和MRD小鼠断奶后即在饮水中添加L. Reuteri。结果显示单独添加L. Reuteri能够逆转MHFD小鼠的社交缺陷。  4. 微生物通过催产素（Oxytocin）和多巴胺奖赏系统影响MHFD小鼠的社交行为 为了进一步何种机制影响了MHFD小鼠的社交行为，通过之前的文献报道得知催产素多巴胺奖赏系统是与社交行为紧密相关的，并且受到肠道微生物的影响。因此作者进一步研究了这两者在MHFD小鼠中的变化。 通过对小鼠大脑区的组织进行荧光染色，发现MHFD小鼠PVN区域的神经元数量与MRD小鼠并无差异，但是催产素的产生数量显著减少，添加L. Reuteri能够提高MHFD小鼠的大脑催产素产生数量（图7）。电生理实验表明MHFD小鼠大脑中多巴胺神经元的突触可塑性受到影响，饮水中添加L. Reuteri亦能够改善MHFD小鼠的突触可塑性（图8）。由此说明微生物可能通过影响催产素（Oxytocin）和多巴胺奖赏系统来影响小鼠的社交行为。  总结： 该文章主要通过构建小鼠模型和一系列的动物行为学实验、结合肠道微生物测序，证明了肠道微生物能够影响社交行为。对于想要微生态实验验证和机制研究的课题组有很大的借鉴意义。 |
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