抗生素和低聚半乳糖干预对大鼠行为和神经递质的影响

作     者：韩水兵 刘晓英 刘子昱 潘龙 慕春龙 朱伟云 HAN Shuibing;LIU Xiaoying;LIU Ziyu;PAN Long;MU Chunlong;ZHU Weiyun

作者机构：南京农业大学动物科技学院消化道微生物研究室江苏省消化道营养与动物健康重点实验动物消化道营养国际联合研究中心江苏南京 

出 版 物：《微生物学报》 (Acta Microbiologica Sinica)

年 卷 期：2025年第65卷第2期

页      面：655-670页

核心收录：

学科分类：090502[农学-动物营养与饲料科学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFD1300403) 国家自然科学基金(31902166) 

主　　题：抗生素 低聚半乳糖 肠道微生物 社交行为 神经递质 

摘      要：低聚半乳糖(galacto-oligosaccharides,GOS)作为益生元可以调节肠道菌群,改善大脑发育;相反,抗生素可以通过干扰肠道菌群影响神经系统。然而,抗生素和低聚半乳糖如何调节大脑神经递质及动物行为尚不清楚。【目的】以断奶SD(Sprague-Dawley,SD)大鼠为试验动物,探究抗生素和低聚半乳糖干预对动物行为和神经递质的影响。【方法】选取40只3周龄雄性SD大鼠,分为4组:对照组(CON组)、抗生素组(ABX组)、低聚半乳糖组(GOS组)和抗生素+低聚半乳糖组(AG组)。对照组饮用灭菌水,其余三组饮用含有抗生素、低聚半乳糖或抗生素+低聚半乳糖的灭菌水,其中低聚半乳糖浓度为5 g/L,抗生素由氨苄青霉素、万古霉素、盐酸环丙沙星、亚胺培南、甲硝唑组成,试验为期16 d。【结果】与GOS组相比,ABX组大鼠体重显著下降低(P0.05);ABX、GOS、AG三组肝脏指数显著低于CON组(P0.05);大鼠行为分析显示,与CON组相比,ABX组趋光性指数(明暗箱试验中明箱时间占比)和理毛次数显著降低(P0.05),GOS组理毛次数显著低于CON组(P0.05)。AG组在旷场的静止时间显著高于其他三组(P0.05),运动距离、时间和运动速度显著低于ABX和GOS两组(P0.05)。与CON组相比,ABX组海马体去甲肾上腺素的浓度显著增加,左旋多巴浓度显著降低(P0.05);与CON组相比,含有低聚半乳糖的GOS和AG两组去甲肾上腺素浓度显著增加(P0.05),而左旋多巴和肾上腺素浓度显著下降(P0.05)。与CON组相比,ABX和AG组的微生物多样性下降(P0.05),Escherichia_Shigella是ABX、AG两组的优势菌,GOS组的Chao1指数显著低于对照组(P0.05),GOS组优势菌主要是厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota);与ABX组相比,AG组乳杆菌属(Lactobacillus)显著增加(P0.05)。【结论】与对照组相比,抗生素会减少焦虑样行为,同时降低海马神经递质左旋多巴胺、增加去甲肾上腺素,并增加潜在致病菌;低聚半乳糖改善了大鼠生长,对大鼠行为无明显影响,但增加了Lactobacillus丰度,并减少海马左旋多巴胺和肾上腺素;联合使用抗生素和低聚半乳糖降低大鼠运动能力,增加焦虑样行为。