重磅研究 | Cell：深入剖析遗传因素和微生物因素在宿主复杂行为中的作用( 三 )

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图3 同笼饲养逆转了KO-I组小鼠的社交缺陷并且导致了相似的肠道菌群结构，但是并没有逆转多动症表现。（A-B）实验设计方案。（C-D）通过动物三箱社交自由探索实验检测同笼饲养的WI-I和KO-I小鼠的社交行为（每组n = 31-32; C, 社交能力: 同笼饲养的WT-I: t = 9.442, P < 0.0001; 同笼饲养的KO-I: t = 9.284, P < 0.0001; 两因素方差分析: F1,122= 0.04696, P =0.8288; D, 社交新奇偏好: 同笼饲养的WT-I: t = 3.666, P = 0.0007;同笼饲养的 KO-I: t = 3.066, P = 0.0053; 两因素方差分析, F1,122= 0.2135, P = 0.6448）。（E）通过社交互动实验检测同笼饲养的WI-I和同笼饲养的KO-I小鼠的社交行为（每组n = 22, 同笼饲养的WI-I vs.同笼饲养的KO-I, Mann-WhitneyU = 192, P = 0.2456）。（F-G）动物三箱社交自由探索实验的习惯阶段检测笼饲养的WI-I和同笼饲养的KO-I小鼠的自发活动程度（每组n = 31-32; (F) 总距离: 同笼饲养的WI-I vs.同笼饲养的KO-I: Mann-WhitneyU = 307, P = 0.0089; (G) 平均速度: 同笼饲养的WI-I vs.同笼饲养的KO-I: Mann-WhitneyU = 303, P = 0.0074）。（H）PCA分析肠道菌群β多样性（PERMANOVA:R2=0.11351, P = 0.04459）。（I）ASVs系统发育树（内圈代表组间差异ASVs ，绿色：KO中增加；白色：无差异；紫色：WT中增加。外圈代表Benjamini-Hochberg FDR校正后结果，白色：P ≥ 0.05；黑色：P < 0.05），直方图为均值±标准误。也可参见图S2 ，表S1-2 。

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图4 同笼饲养逆转了KO-I组小鼠的社交缺陷并且导致了相似的肠道菌群结构，但是并没有逆转多动症表现。（A-B）实验设计方案。（C-D）通过动物三箱社交自由探索实验检测同笼饲养的WI-I和KO-I小鼠的社交行为（每组n = 31-32; C, 社交能力: 同笼饲养的WT-I: t = 9.442, P < 0.0001; 同笼饲养的KO-I: t = 9.284, P < 0.0001; 两因素方差分析: F1,1221,122= 0.2135, P = 0.6448）。（E）通过社交互动实验检测同笼饲养的WI-I和同笼饲养的KO-I小鼠的社交行为（每组n = 22, 同笼饲养的WI-I vs.同笼饲养的KO-I, Mann-WhitneyU = 192, P = 0.2456）。（F-G）动物三箱社交自由探索实验的习惯阶段检测笼饲养的WI-I和同笼饲养的KO-I小鼠的自发活动程度（每组n = 31-32; (F), 总距离: 同笼饲养的WI-I vs.同笼饲养的KO-I: Mann-WhitneyU = 307, P = 0.0089; (G), 平均速度: 同笼饲养的WI-I vs.同笼饲养的KO-I: Mann-WhitneyU = 303, P = 0.0074）。（H）PCA分析肠道菌群β多样性（PERMANOVA:R2

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图5 粪菌移植实验（FMT）可以将供者的社会行为表型赋予受者而不是自发活动表型。（A）FMT实验的实验设计方案。（B-C）通过动物三箱社交自由探索实验检测FMT后GF小鼠的社会行为（每组n=9-21；B ，社交能力：正常菌对照：t = 8.51 ， P < 0.0001；GF: t = 0.572 ， P > 0.9999；GF:WT-I FMT: t = 6.557 ， P < 0.0001；GF: KO-I FMT: t = 0.05714 ， P > 0.9999；GF: WT-L FMT: t = 5.673 ， P < 0.0001; GF: KO-LFMT: t = 6.485, P <0.0001；GF: KO-L FMT: t = 6.485 ， P < 0.0001；两因素方差分析: F5, 144=16.61 ， P < 0.0001；C ，社交新奇偏好：正常菌对照t = 3.82 ， P = 0.0012；GF: t = 0.1557 ， P > 0.9999；GF: WT-I FMT: t = 4.564 ， P < 0.0001；GF: KO-I FMT: t = 0.1194 ， P > 0.9999；GF: WT-L FMT: t = 4.006 ， P = 0.0006；GF: KO-L FMT: t = 5.73 ， P <0.0001；两因素方差分析: F5, 144 =7.100 ， P < 0.0001）。（D-E）动物三箱社交自由探索实验的习惯阶段检测FMT后各组GF小鼠的自发活动程度（每组n=10–22；D ，总距离: 正常菌定植与无菌定植GF: t=2.494 ， P = 0.2230；GF: WT-I vs. GF: KO-I: t = 2.173 ， P = 0.4942； GF: WT-L vs. GF: KO-L: t = 0.3335 ， P > 0.9999；单因素方差分析：F5,74=2.529 ， P = 0.0361；平均速度：正常菌定植与无菌定植GF: t = 2.501 ， P = 0.2190；GF: WT-I vs.GF: KO-I: t = 2.218 ， P = 0.4448; GF: WT-Lvs. GF: KO-L: t = 0.3367 ， P 5,74 =2.559 ， P = 0.0343）。直方图为均值±标准误。也可参见图S3和表S1和S2 。3 选择性微生物干预可以改善神经发育遗传缺陷小鼠的社交能力缺陷，但是对多动症无效虽然我们提供了Cntnap2-/-小鼠的微生物组的特征，但我们的前期研究主要集中在其特定的脑回路上，尤其是催产素能系统。已知在已有的Cntnap2-/-小鼠相关报道中，催产素系统调节社会行为的许多方面，并且与自闭症相关。下丘脑室旁核（PVN）是脑内主要合成催产素的区域， Cntnap2-/-小鼠的室旁核催产素相关神经元较少，并且催产素治疗何以改善小鼠的社交缺陷。相应的我们的研究也发现催产素治疗可以逆转Cntnap2-/-（KO-I）小鼠社交障碍而并未逆转多动症行为（图S4A-F）。我们以及一些其他研究都发现罗伊氏乳杆菌（

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