在证明肠道菌群缺失主要影响小胶质细胞的基础上，为了进一步明确小胶质细胞亚群是否发生改变。我们进行了小胶质细胞再聚类分析。在Hip中，与SPF组相比，Hip_M1, M4亚群显著富集于GF组，而CGF组可以被菌群定植逆转(图3a，b)。在PFC中，PFC_M2的构成比在GF组中比SPF组高，但在CGF组下降。同时，PFC_M0在GF组中的构成比相较SPF组和CGF组显著降低(图3d，e)。这表明肠道菌群调节小胶质细胞亚群之间的转化(图3c，f)。

图3 肠道菌群调节小胶质细胞亚群之间的相互转化

微生物定植逆转的小胶质细胞基因与AD和MDD相关联

为了探究逆转的基因与常见神经精神疾病之间的潜在联系，使用DisGeNET数据库进行疾病富集分析。在AD中，19个小胶质细胞基因在PIGs、DAM和逆转基因之间重叠，包括Apoe、Fcer1g、C1qa、Frcls等(图4d）。

对于MDD，我们发现10个重叠基因，包括FKBP5、AUTS2、ERBB4、NEGR1等。这些结果表明微生物通过肠-脑轴调节这些关键的小胶质细胞基因可能与AD和MDD密切相关。

图4 肠道菌群调节的小胶质细胞基因与AD和MDD有关

受肠道菌群调控的小胶质细胞亚群与AD和MDD相关

最后，通过跨物种分析发现这些小胶质细胞亚群的转录组学变化与人类、小鼠和猕猴的AD和MDD高度相关(图5a)。通过OFT、Y迷宫和FST三种行为检测，三组的运动能力无差异，但会影响绝望行为以及自发交替率(图5b-d)。

图5 跨物种分析显示肠道菌群调节的小胶质细胞亚群与AD和MDD相关

结 论

利用snRNA-seq方法，发现了在缺乏肠道微生物的情况下，神经细胞类型的转录组变化。小胶质细胞及其亚群在Hip和PFC中优先受到影响。肠道菌群可能调节小胶质细胞亚型的相互转化。此外，它们的转录组变化与AD和MDD相关。本研究为深入了解肠道菌群如何影响大脑提供了单细胞转录证据，这可能有助于揭示AD和MDD的发病机制。