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研究背景：肠道正常菌群的数量巨大,主要定植在肠下游,并与宿主共生,可以帮助宿主抵抗病原菌的入侵、促进营养吸收及调节免疫系统的发育等。最近的研究表明,肠道菌群通过代谢、神经、免疫和内分泌等途径影响CNS (Central Nervous System,中枢神经系统)的功能。这几条途径分别通过不同的生物活性物质来发挥作用,在代谢途径：菌群可将食物中的Trp (Tryptophan,色氨酸)代谢为5-HT (5-hydroxytryptamine,5-羟色胺)或犬尿酸(Kynurenic acid),或直接产生神经递质GABA (γ-aminobutyric, γ氨基丁酸)起作用。在神经途径：菌群通过连接肠壁和中枢的迷走神经发挥作用。在免疫途径：通过菌群作用于肠粘膜免疫细胞产生各种细胞因子,分泌至血液。在内分泌途径：菌群通过影响肠内分泌细胞分泌5-HT等起作用。而大脑也可因为紧张和压力,释放CORT (Corticosterone,肾上腺酮)、E(Epinephrine,肾上腺素)和NE(Noradrenaline,去甲肾上腺素)等,通过这些递质影响肠道菌群。各条途径可能是并行的,同时在不同水平也存在相互影响。这种双向交流机制,使得大脑能够调控胃肠道功能并对微生物入侵做出反应,同时,胃肠道的改变也会影响CNS和情绪。大脑内的海马与个体的认知功能、记忆构建及情绪管理有关。海马分泌的BDNF (Brain-Derived Neurotropic Factor,脑源性神经营养因子)是一类对神经元的发育和正常生理功能起重要作用的蛋白,它能支持神经元的存活、调节细胞分化和基因表达,促进轴突的生长和正常生理功能的恢复。近年来,将益生菌应用于包括自闭症、抑郁和焦虑等精神疾病的治疗中,取得了一定的效果。而肠道菌群是怎样影响宿主CNS,其具体的机制尚不十分清楚。因此研究肠道菌群对CNS的作用具有理论和实际应用的价值。目的：探讨口服抗生素大鼠肠道菌群变化及海马BDNF的表达及其能否恢复。方法：1.雄性SD大鼠,180-220g,40只,随机分为四组,每组10只。三周对照组一直饮用纯净水,抗生素组的饮用水中添加肠道不吸收的抗生素,它是新霉素、杆菌肽和游霉素三种抗生素的混合物(新霉素5 mg/mL;杆菌肽5mg/mL;游霉素1.25μg/mL),饮用三周,建立菌群改变模型。六周对照组一直饮用纯净水,恢复组饮用三周上述抗生素后,改为纯净水,再饮用三周,建立菌群恢复的模型。2. DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,变性梯度凝胶电泳)检测肠道菌群多样性改变；高通量16S rDNA V4区测序分析肠道菌群的组成。3.实时定量PCR检测大鼠大脑海马BDNF及IL-1β (Interleukin-1β,白细胞介素-1p)的改变。4.HE染色(Haematoxylin and eosin,苏木精伊红染色法)及电镜观察结肠组织形态学变化,实时定量PCR检测结肠IL-1p和IL-10 (Interleukin-10,白细胞介素-10)、Dph (Dopamine-β-hydroxylase,多巴胺p羟化酶)的表达。5.动物行为学Step-down实验检测其焦虑程度。结果：1.抗生素处理大鼠三周其肠道菌群的多样性和对照相比降低(Simpson指数,抗生素组为0.17±0.023,对照组为0.043±0.0033,p<0.05；Shannon指数,抗生素组为2.7±0.081,对照组为4.5±0.039,p<0.05),类杆菌属(Bactero、ides)、理研菌科(Rikenellaceae)中的未知名属、毛螺旋菌科的瘤胃球菌属(Ruminococcus)、克雷伯菌属(Klebsiella)等的百分含量升高,而副类杆菌属(Parabacteroides)、乳杆菌属(Lactobacillus)、罗氏菌属(Roseburia)、颤螺菌属(Oscillospira)、瘤胃球菌科的瘤胃球菌属(Ruminococcus)、考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)、萨特菌属(Sutterella)、螺杆菌属(Helicobacter)、厌氧支原体属(Anaeroplasma)等的百分含量显著降低：恢复三周后大鼠的肠道菌群多样性恢复(Simpson指数,恢复组为0.043±0.019,对照组为0.037±0.0033,p>0.05; Shannon指数,恢复组为4.5±0.28,对照组为4.5±0.10,p>0.05),之前与对照组明显不同的类杆菌属、理研菌科的未知名属、克雷伯菌属、乳杆菌属、罗氏菌属、颤螺菌属、考拉菌属、萨特菌属等的百分含量均得到恢复,而寡源杆菌属(Oligella)、毛螺旋菌科的罗氏菌属(Roseburia)等的百分含量未恢复。2.抗生素处理三周大鼠大脑海马BDNF mRNA的表达水平明显高于对照组,海马BDNF mRNA的表达水平与对照组的相对含量为1.6：1.0(对照组人为的设为1.0),(p<0.05),恢复三周时BDNF与对照组为1.1：1.0(对照组人为的设为1.0),(p>0.05)。3.抗生素处理三周,大鼠的结肠粘膜下层疏松,炎性细胞浸润较明显,结肠内促炎因子IL-1β的]mRNA表达明显升高(抗生素组为2.7±0.072×10-3,对照组为0.94±0.049×10-3,p<0.01),而抗炎因子IL-10的mRNA表达明显下降(抗生素组为3.4±0.21×10-5,对照组为5.8±0.26×10-5p<0.05)；恢复三周时大鼠结肠粘膜层完整,肠管无扩张,无明显的炎性细胞聚集,与对照组相比无病理上的差别,促炎因子IL-1β和抗炎因子IL-10的表达与对照组相比无显著性差异(p>0.05)。4.抗生素处理大鼠三周引起结肠内合成NE的酶即D胁的升高(抗生素组为14.6±1.7×10-6,对照组为8.8±0×10-7,p<0.05),而这种变化在恢复三周时回到正常水平(恢复组为13.8±0.9×10-6,对照组为12.3±0.7×10-6,p>0.05)。5.抗生素处理大鼠三周不引起其大脑海马内促炎因子IL-1β变化,电镜下未见结肠微绒毛的明显改变。6.在三周和六周时分别对大鼠进行行为学Step-down实验,相比于对照组,抗生素组大鼠走下平台的时间略短,但无显著性差异(p>0.05)。结论：该组抗生素能够改变大鼠肠道菌群组成,同时有大脑海马BDNF的表达增高及结肠的轻微炎症,改为饮水后,菌群的恢复伴有BDNF的恢复及结肠炎症的好转。