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创伤性脑损伤（Traumatic brain injury,TBI）是指由于外力作用于脑组织导致正常结构受损和正常神经功能损害的一类损伤。TBI是造成创伤患者死亡的主要原因之一,约占所有创伤相关死亡率的30-40%。随着诊疗技术的不断进步,TBI患者死亡率已有所下降。但是对于TBI后神经功能的恢复,目前仍缺乏有效的治疗方法。许多在基础研究中有效的药物在临床试验中被验证无效。因此,对于TBI治疗新策略的探索很有必要。前期研究表明,大鼠TBI后肠道结构和功能发生了广泛的变化,肠道菌群也发生了相应的改变;而肠道菌群的变化可能进一步导致小鼠脑组织小胶质细胞活化和神经炎症反应,从而加剧脑损伤。研究证实,阿尔茨海默氏病（Alzheimer’s Disease,AD）、帕金森病（Parkinson’s Disease,PD）等多种中枢神经系统（Central nervous system,CNS）疾病也会诱发肠道菌群失调,而纠正肠道菌群失调有望改善这类疾病的预后。肠道微生物群可以调节大脑的发育和功能,而大脑又可以反过来通过神经免疫、神经内分泌途径影响肠道微生物群,这种双向交流系统被称为微生物群-肠-脑轴（Microbiome-Gut-Brain Axis,MGBA）。该轴可调节感觉、运动等肠道稳态功能以及行为、认知和心理健康等CNS功能。因此,当两者任一系统出现异常时,就可能对彼此的稳态产生影响。MGBA是一个复杂的双向网络,同时受大脑神经系统稳态和肠内微生物组的影响。TBI可导致肠道微生物群组的变化、改变肠黏膜屏障并引起炎症反应,进而又可能导致CNS的神经炎症和神经变性。已有的研究显示,肠道微生物群的许多代谢产物,如短链脂肪酸（Short chain fatty acids,SCFAs）可以进入血液循环,MGBA调节CNS的作用可能正是由此实现。益生菌中的部分代谢物可通过调节线粒体的功能减轻继发性脑损伤的损害作用。因此肠道代谢产物可能作为联系CNS和肠道微生物群的中间介质发挥重要作用。研究发现,健康供体正常粪便菌群移植（Fecal microbiota transplantation,FMT）可以调节肠道微环境、影响肠道微生物群的结构和功能,并进一步调控微生物和宿主之间的信号交换等。FMT可以增加肠道有益菌的比例,使得肠道菌群的组成与正常条件下相似。FMT还可以改善肠道炎症反应,调控神经递质和血管活性物质的数量、活性以及能量代谢,以重建肠道微生物群,影响疾病预后。我们推测,FMT不仅可以调控肠道菌群的构成和肠屏障功能,也可能通过调控MGBA对CNS功能产生影响,从而改善TBI神经功能预后。本课题组前期开展了一项研究显示,通过16s RNA和非靶向质谱分析发现,不同程度TBI小鼠肠道菌群及其代谢产物可发生相应变化。但TBI后肠道微生物群的改变与TBI后神经功能恢复之间的关系,目前尚无定论。鉴于此,本课题组提出以下假设:FMT可以促进小鼠TBI后神经功能的恢复,这种恢复作用可能是通过改变肠道菌群的丰度和多样性,同时改变TBI小鼠肠道代谢产物的变化实现的。本研究拟以C57BL/6雄性小鼠为研究对象,建立小鼠TBI模型,采用FMT,通过对TBI小鼠进行神经行为学进行测试、脑含水量测量等实验探究FMT对小鼠TBI后神经功能的影响,并通过16s RNA、液相色谱-串联质谱（Liquid Chromatograph Mass Spectrometer,LC-MS/MS）高通量靶向绝对定量方法对肠道菌群及其代谢物进行具体分析,以期为后续的研究提供新靶点与新方向。第一部分健康供体正常菌群移植可促进创伤性脑损伤小鼠神经功能恢复研究目的:建立小鼠控制性皮层损伤模型（CCI）模拟TBI损伤,通过对TBI小鼠进行FMT,探讨FMT对TBI后神经功能的影响。研究方法:C57BL/6雄性小鼠48只随机分为三组:（1）假手术组（Sham）（n=16）;（2）颅脑损伤组（TBI）（n=16）;（3）菌群移植组（FMT+TBI）（n=16）。运用CCI建立TBI小鼠模型,对TBI小鼠进行FMT,并通过HE染色、神经行为学评分、转棒实验、脑含水量测量等方法,探讨FMT对TBI小鼠神经功能的影响。研究结果:1.HE染色显示,TBI后3天,TBI小鼠脑损伤严重,皮质和脑组织缺损严重,而FMT+TBI组小鼠的脑皮质和脑组织部分缺损,受伤面积明显小于TBI组,差异具有统计学意义（P＜0.05）。2.与Sham组相比,TBI小鼠的脑含水量增加（P＜0.05）,而FMT+TBI组小鼠脑含水量与TBI组相比显著下降（P＜0.05）。3.在TBI后第3天、5天和7天,与TBI相比,FMT治疗显著降低了TBI小鼠NSS评分（P＜0.05）。在TBI后第1、3、5、7天,TBI小鼠在旋转试验中从杆上跌落的潜伏期较Sham组更短（P＜0.05）,而FMT+TBI组小鼠在第3天、5天和7天的跌落的潜伏期较TBI组显著延长（P＜0.05）。结论:FMT可以通过减轻TBI小鼠脑水肿、改善小鼠神经功能及运动协调能力,促进TBI小鼠神经功能恢复。第二部分健康供体正常菌群移植引起创伤性脑损伤小鼠肠道菌群变化的研究研究目的:通过16s RNA测序法,初步探索小鼠TBI后肠道菌群的变化,并探讨FMT对肠道菌群变化的影响。研究方法:动物分组及造模方法同第一部分。在TBI后第三天处死各组小鼠,收集其盲肠内容物,通过16s RNA方法检测各组肠道菌群差异。研究结果:1.在α多样性分析中,TBI组Ace、Chao1指数均增高,shannon指数降低,TBI组肠道菌群丰度指数高,而多样性下降;与TBI组相比,FMT+TBI组Ace、Chao1、shannon指数下降,FMT+TBI组肠道菌群丰度和多样性降低,差异具有统计学意义（P＜0.05）。2.从β多样化变化可以看出,组间差异大于组内差异,分组合理,差异具有统计学意义（P＜0.05）。3.从肠道菌群结构分析中看出,在门水平,与Sham组相比,TBI组厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）下降明显,而变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）增加明显;而与TBI组相比,FMT+TBI组中:拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）增加,而厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）下降。在科水平,与Sham组相比,TBI组毛螺菌科（Lachnospiraceae）、疣微菌科（Ruminococcaceae）下降,而肠杆菌科（Enterobacteriaceae）则增多;与TBI组相比,FMT+TBI组:毛螺菌科（Lachnospiraceae）、Akkermansiaceae、疣微菌（Ruminococcaceae）增加,肠杆菌科（Enterobacteriaceae）等下降。在属水平,与Sham组相比,TBI组副细菌属（Parabacteroides）以及腐烂别样杆菌（Alistipes）下降明显,而类杆菌属（Bacteroides）、副沙门氏菌（Parasutterella）则增加明显;与TBI组相比,FMT+TBI组:Akkermansia增加,腐烂别样杆菌属（Alistipes）、副沙门氏菌属（Parasutterella）下降明显。结论:1.TBI小鼠肠道菌群发生失调,肠道菌群丰度变多,而多样性下降,同时肠道有益菌数量减少,而致病菌数量相对增多（P＜0.05）。2.FMT可以改变TBI小鼠肠道菌群的丰度和多样性,提高有益菌的数量,降低致病菌的数量（P＜0.05）,FMT对于TBI的保护作用可能是通过纠正TBI后肠道菌群紊乱实现的。第三部分健康供体正常菌群移植引起创伤性脑损伤小鼠肠道代谢产物变化的研究研究目的:通过LC-MS/MS质谱分析对TBI小鼠肠道代谢物进行绝对定量靶向检测,初步探索小鼠TBI后肠道代谢产物的变化,并探讨FMT对代谢产物变化的影响。研究方法:通过LC-MS/MS质谱分析绝对定量靶向检测肠道代谢产物的变化。研究结果:1.通过质谱分析,共鉴定出有统计学差异260种代谢物（P＜0.05）,其中排名前10的为:氨基酸（57种）,脂肪酸（48种）,胆汁酸（33种）,碳水化合物（18种）,苯甲酸（16种）,吲哚（12种）,二羧酸（10种）,羟基酸（10种）,嘌呤核苷酸（9种）,酚类（6种）。2.通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）可知,组间差异大于组内差异,分组合理,模型稳健性良好。3.组间差异分析表明,与Sham组相比,TBI组熊胆酸（UCA）,去甲胆酸（Nor DCA）,熊去氧胆酸（UDCA）,鹅去氧胆酸（CDCA）,猪去氧胆酸（HDCA）,脱氧胆酸（DCA）,异脱氧胆酸（Iso DCA）,甘氨鹅脱氧胆酸（GCDCA）等代谢物增高明显;牛磺-α-鼠胆酸（Tauro-a-muricholic acid）,牛磺-w-鼠胆酸（Tauro-w-muricholic acid）,牛磺-β-鼠胆酸（b-TMCA）,戊二酸（Glutaric acid）等代谢物下降明显。4.组间差异分析表明,与TBI组相比,FMT+TBI组牛磺猪去氧胆酸（THDCA）,甘氨胆酸（GCA）,牛磺脱氧胆酸（TDCA）,牛磺鹅去氧胆酸（TCDCA）,猪胆酸（HCA）,胆酸（CA）,ω-鼠胆酸（w-MCA）等代谢物增加明显;而去甲胆酸（Nor DCA）,熊胆酸（UCA）,石胆酸（LCA）,β-去氧胆酸（b HDCA）,脱氧胆酸（DCA）等代谢物下降明显。5.KEGG通路富集分析表明,FMT+TBI组与TBI组相比,主要富集在MTOR信号通路、胰岛素分泌、氨基酰基-t RNA生物合成、脂肪细胞脂解的调节、CAMP信号通路、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、氨基酸的生物合成、甘氨酸、不饱和脂肪酸的生物合成等通路。结论:本部分实验结果说明,TBI小鼠肠道代谢产物发生明显变化,其中,胆汁酸谱变化明显,毒性胆汁酸增加,有益胆汁酸减少;而FMT可能通过降低毒性胆汁酸数量、增加有益胆汁酸数量,保护TBI后的神经功能。