肠道微生物与大脑交流的机制目前还不清楚，对这些复杂关系的更好理解可能会提供新的靶向治疗方法。最近的一次研究为首的教授彼得·霍尔泽来自加利福尼亚大学转化神经胃肠病学研究中心格拉茨医科大学在奥地利，他发现用混合抗生素灌胃治疗小鼠会损害新物体的识别能力。这种认知效应与结肠中微生物群落的破坏、结肠中细菌衍生代谢物的消耗以及大脑神经化学活动的特殊变化有关．
在这个实验中,成人用抗生素(AB)混合剂或载体(VEH)平行灌胃治疗小鼠11天．11天的抗生素治疗包括5种抗生素的混合:氨苄西林、杆菌肽、美罗培南、新霉素和万古霉素。研究人员将这些小鼠分为三组:A组、B组或c组。A组的小鼠在不同的时间点接受一系列行为测试，包括开阔场测试(OFT)、高架迷宫测试(EPM)、尾巴悬架测试(TST)和新物体识别测试(NORT)。第11天处死后，进行微生物组分析、结肠内容物、血浆代谢谱和细胞因子、脑定量实时聚合酶链反应(qPCR)以定量目的基因表达。B组小鼠经巴尼斯迷宫(Barnes maze, BM)训练适应。C组的动物没有进行任何行为测试，并在第10天对其实施安乐死，以测量血浆和大脑中的抗生素浓度，并研究单独使用抗生素对结肠组织学的影响。
在使用的抗生素中，除了氨苄西林，其他都是不可吸收的，氨苄西林被轻微吸收，但不会进入大脑。抗生素治疗严重破坏和减少了抗生素治疗小鼠结肠中的微生物群落．同时,抗生素处理小鼠结肠内的微生物代谢产物水平明显降低．特别是短链脂肪酸乙酸、丁酸和丙酸以及三甲胺、腺嘌呤和尿嘧啶的结肠水平显著降低。循环代谢产物水平也因抗生素治疗而显著改变．事实上，在接受抗生素治疗的小鼠中，皮质酮的血浆浓度增加了，而其他代谢物，如溶血磷脂酰胆碱20:3和对甲酰硫酸盐的水平则降低了。然而，血浆中白细胞介素(IL)-1b、IL-6、IL-10、肿瘤坏死因子(TNF)-a和干扰素(IFN)-g的浓度没有因抗生素治疗而改变。
小说对象识别(也称为非空间记忆)，用NORT中的记忆指数(MI)进行评估在接受抗生素治疗的小鼠中受损吗．在NORT实验中，抗生素处理的小鼠的MI明显低于药物处理的小鼠，这表明小鼠探索新物体的时间少于探索已知物体的时间。然而，使用BM测试评估的空间学习和记忆在抗生素处理的小鼠与药物处理的小鼠相比保持完整。
抗生素治疗改变了杏仁核和海马的紧密连接蛋白mRNA的表达，以及大脑中与学习和记忆有关的神经信号分子的表达．特别是，服用抗生素的小鼠在内侧前额叶皮层、海马和下丘脑中脑源性神经营养因子(BDNF) mRNA表达明显减少。抗生素治疗小鼠血浆皮质酮水平升高可能导致BDNF下调。由于神经肽Y (NPY)参与认知过程，我们也检测了其表达及其三种受体。人们发现NPY在抗生素处理小鼠的杏仁核和下丘脑表达明显增强与之相匹配的是，海马体中的两个受体(NPY1R和NPY2R)的下调。研究人员强调，海马中NPY2R表达的减少可能是抗生素诱导的肠道生态失调导致的新物体识别障碍的一个关键因素。
综上所述，抗生素治疗对成年小鼠物体识别能力的影响，细菌来源的循环代谢物和脑神经肽Y在这一过程中发挥了重要作用。除了无菌小鼠模型外，抗生素诱导的肠道菌群失调模型似乎是建立肠道菌群-大脑关系因果关系的一种有效且侵入性较小的系统。
参考:
等。抗生素诱导的肠道失调引起的认知障碍:肠道微生物-脑交流的分析．大脑Behav Immun．2016.doi: 10.1016 / j.bbi.2016.02.020。
