越来越多证据表明，甲基 (Methamphetamine, MA) 使用障碍患者的肠道微生物群及其代谢产物短链脂肪酸 (Short-chain fatty acid, SCFAs) 会发生巨大变化。然而，运动是如何通过调节 MA 给药小鼠肠道微生物群及其代谢产物水平来改善物质使用障碍的研究机制还不够完善。来自成都体育学院李雪教授及其团队在期刊发表了文章，研究了 MA 诱导小鼠成瘾模型，结合 16SRNA 测序和非靶向代谢组学方法，阐明了有氧运动对 MA 诱导小鼠肠道微生物群、氨基酸和 SCFAs 变化的影响，为运动干预 MA 成瘾提供更多支持，并为后续研究奠定基础。

　　作者在文中拟选用 2 月龄 C57BL/B6J 雄性 SPF 级小鼠 18 只，体重 20 ± 1 g。所有小鼠适应性喂养一周后，随机分为 3 组，分别是：生理盐水对照组 (C 组，n = 6)、MA 模型对照组 (Ma 组，n = 6)、MA 模型运动干预组(Ea 组，n = 6)。每组俩笼，按照每笼 3 只进行饲养。随后，开始对 Ma 组和 Ea 组小鼠进行 MA 药物注射 (腹腔注射)，于每天上午 8 点注射 1 mg/kg (溶于生理盐水 1 mg/ml)， 连续 7 天，同时进行 CPP 验证实验 (药品由四川警察学院-智能警务四川省重点实验室提供)，C 组在同时间等剂量注射 0.9% 的生理盐水。结果发现，MA 给药一周后小鼠明显成瘾 (图1)。

　　图1.MA 给药小鼠成瘾行为，设定右箱为伴药箱。(A) Ma 组小鼠的右箱活动时间；(B) Ea 组小鼠的右箱活动时间；(C)Ma 组小鼠的左箱活动时间；(D) Ea 组小鼠的左箱活动时间；(E) Ma 组与Ea 组小鼠右箱基线活动时间；(F) Ma 组与Ea 组小鼠右箱测试活动时间；(G) Ma 组与Ea 组小鼠左箱基线活动时间；(H) Ma 组与Ea 组小鼠左箱测试活动时间。*表示用药后与基线；***表示用药后与基线。

　　随后 CPP 结束，作者开始对 Ea 组小鼠进行运动干预，本研究有氧运动方式选择跑台运动 (SA101，赛昂斯，中国江苏)，选择跑台坡度为 0°，以 8 m/ 分钟的速度增加至 12 m/分钟 (3 天)，最终以 12 m/分钟，60 分钟，11 天，共 2 周。运动干预后第二天取盲肠内容物装入冻存管中，立刻置于液氮罐内，后放入零下 80° 冰箱进行冷冻保存，用于分子生物学检测 16SrRNAs 测序。结果发现三组小鼠之间存在明显差异，C 组有 22 个优势微生物群，Ma 组有 29 个优势微生物群，Ea 组有 23 个优势微生物群 (图 2 和图 3)。三组小鼠差异最大的细菌分类为 Bacteroidota、Proteobacteria、Desulfobacterota、Campilobacterota、Cyanobacteria。

　　图2.三组小鼠肠道微生物群之间的变化。(A) MA 给药和运动干预后，小鼠肠道微生物群发生变化，PCoA 显示三组小鼠肠道微生物存在显著差异。(B) Desulfobacterota 门发生显著变化。(C) 在属水平上鉴定出 33 个不同的细菌分类。(D) 在科水平上鉴定出 17 个不同的细菌分类群。(E) 识别出 130 个 ASV 在三者之间存在差异。

　　图3.使用 LEfSe 鉴定不同组的优势微生物群。(A) 差异物种注释分支图；(B) 差异物种分数图。总共发现了 74 个具有统计学显著性和生物学一致性差异的微生物群。三组差异最大的微生物群主要有 Bacteroidota、Proteobacteria 等。“红色”表示 C 组，“蓝色”表示 Ma 组，“绿色”表示 Ea 组。

　　图5.差异代谢物重要性排序及相互之间的关系。(A) 差异菌群、SFCAs 及氨基酸随机森林排序；(B) 差异菌群、SFCAs 及氨基酸之间相关性热图。

　　作者参考前期研究选择中等强度有氧运动对 Ea 组小鼠实施俩周有氧运动干预，研究发现在 Ma 组中显著升高的 23 个优势微生物群、5 种氨基酸和 3 种 SCFAs，在 Ea 组小鼠中显著降低。且 MA 给药后有氧运动干预 Ea 组与无干预组 Ma 之间趋势相反的标志物排名前十中差异菌群为 Oscillibacter、Alloprevotella、Colidextribacter、Faecalibaculum、Uncultured、Muribaculaceae、Negativibacillus，氨基酸为 Proline，SFCAs 为异戊酸、Pentanoic acid。其中与学习记忆等认知功能障碍相关的 Negativibacillus 和 Proline 呈负相关，Proline 和 Pentanoic acid 呈正相关。该结果表示有氧运动可以改善 MA 给药引起的肠道微生物群紊乱及氨基酸和 SCFAs 水平变化，MA 诱导认知功能障碍的治疗可考虑“微生物群-肠-脑轴”的调控影响。为运动通过调节“微生物群-肠-脑轴”改善 MA 给药导致脑部结构功能损伤提供了新的方向靶点和可能性。

　　期刊内容涵盖代谢组学、代谢生物化学、计算和系统生物学、生物技术和医学领域相关的代谢物以及代谢方面的研究。十字结联轴节