脊髓损伤中微生物群-肠道-脊髓轴变化的多组学分析。

越来越多的研究表明，肠道微生物群在中枢神经系统疾病的发生和发展中起着至关重要的作用。值得注意的是，肠道生态失调已被证明会损害免疫反应、代谢途径和行为表型，使其成为当代中枢神经系统疾病研究的关键焦点。在这项研究中，我们旨在阐明微生物-肠-脑通讯介导神经修复的病理和生理过程，特别是在脊髓损伤后继发性损伤的背景下。建立小鼠胸椎10节段创伤性脊髓损伤模型。采用行为学测试和组织病理学分析对脊髓损伤小鼠的神经恢复进行了时间依赖性评价。采用16S rDNA测序和气相色谱-质谱联用技术分别对肠道菌群和短链脂肪酸进行分析。通过转录组测序进行结肠基因表达谱分析。定量聚合酶链反应检测短链脂肪酸相关受体和转运体的表达水平。血清细胞因子谱分析通过细胞计数头阵列。16S rDNA测序显示脊髓损伤后不同阶段肠道微生物群的动态变化，表明损伤后肠道微生物缺乏恢复。此外，有针对性的代谢组学分析表明，主要短链脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸）的水平在脊髓损伤后的不同阶段波动，其趋势与观察到的行为变化一致。转录组测序显示，肠道在损伤后的不同阶段表现出不同类型的免疫应答，在急性、亚急性和慢性期分别以体液免疫应答、先天免疫应答和适应性免疫应答为主。这些反应伴随着结肠中短链脂肪酸受体和转运体以及血清中细胞因子谱的改变。综合spearman相关分析显示，肠道菌群和代谢物-短链脂肪酸相互作用的变化与行为结果显著相关，这表明肠道生态失调可能通过短链脂肪酸介导的继发性损伤对神经修复具有重要影响。本研究结果提供了脊髓损伤后微生物-肠-脊髓轴改变的全面图谱，并提出了介导继发性损伤的新治疗策略，包括肠道微生物群和代谢物的改变。