研究材料
无特定病原微生物的小鼠（SPF）、无菌小鼠（GF）、Th1 细胞敲除小鼠（T-bet 敲除，T-bet-/-）
技术路线
· 步骤1：生酮饮食和间歇性缺氧协同损害小鼠的认知行为；
· 步骤2：16s测序发现Bilophila wadsworthia对海马体功能造成损伤，影响认知行为障碍；
· 步骤3：Bilophila wadsworthia促进IFNg的Th1细胞的扩增引起认知行为障碍。
研究结果
1. 生酮饮食加剧了间歇性缺氧引起的认知行为障碍
作者首先用常规饮食（CD）喂养SPF小鼠，分别放在正常供氧（Mock）和间歇性缺氧（Hyp）的常压环境中，4天后用巴恩斯迷宫（Barnes maze）测试，对小鼠的认知行为障碍进行评估，结果发现Hyp能够引起小鼠的认知行为障碍。
接下来，作者又喂养了一批生酮饮食（KD）的SPF小鼠，同样放在Mock和Hyp环境中进行观察。结果发现，在Hyp条件下，和CD小鼠相比，KD小鼠的认知行为障碍明显更加严重，KD加剧了Hyp引起的认知行为障碍。
图1 生酮饮食会增强缺氧引起的认知行为障碍
2. 肠道菌群的变化与KD-Hyp协同引起的小鼠认知行为障碍有关
环境因素，包括饮食和压力，在塑造肠道微生物群的组成和功能方面发挥着重要作用。为了深入了解肠道微生物群是否会影响 KD-Hyp 诱导的认知行为障碍，作者给SPF小鼠喂食了抗生素（Abx），耗尽肠道菌群，然后再用KD喂养这些小鼠，放在Mock和Hyp环境中进行观察。结果发现，肠道菌群的缺失缓解了由KD-Hyp协同引起的小鼠认知行为障碍。
为了进一步验证该结果，作者把不同饮食下的小鼠肠道菌群定植于无菌小鼠（GF），并放在Mock和Hyp环境中观察。结果显示，生酮饮食下肠道菌群定植的小鼠且放在了Hyp环境中，它们的认知行为障碍更加严重。
图2 肠道菌群的改变导致KD-Hyp引起的认知行为障碍
3. 生酮饮食和间歇性缺氧引起Bilophila wadsworthia的富集
为了确定可能导致 KD-Hyp 引起的认知行为异常的潜在微生物群，对喂食 KD 并暴露于 Hyp 或 Mock 的小鼠的粪便微生物进行16s扩增子测序。结果发现，Hyp的小鼠粪便中，Bilophila wadsworthia丰度更高，耳蜗形梭菌丰度更低。粪菌移植结果显示，Bilophila wadsworthia的富集对于KD-Hyp引起认知行为障碍的作用是至关重要的。
图3 KD-Hyp引起Bilophila wadsworthia的富集
4. Bilophila wadsworthia调节海马体功能
海马体是学习和记忆的关键部位，对饮食和缺氧压力的改变很敏感，因此，作者研究了KD-Hyp协同条件下以及微生物群菌群对海马体功能的影响。从KD-Mock SPF小鼠和KD-Hyp SPF小鼠，以及Bilophila wadsworthia定植的 GF 小鼠的海马体切片获得场电位记录，结果发现Bilophila wadsworthia参与了KD-Hyp对海马体生理的不良影响。
图4 Bilophila wadsworthia参与KD-Hyp诱导的海马体功能损伤
5. Th1细胞的扩增促进Bilophila wadsworthia诱导的认知行为障碍
前人的研究表明，Bilophila wadsworthia定植将促进产生 IFNg 的T辅助 I 型 (Th1) 细胞的扩增，并且 IFNg与体内平衡和慢性应激反应期间认知行为和海马生理学的损伤有关。因此，作者通过流式细胞分选技术检测了样本中Th1细胞的水平以及在没有Th1细胞（T-bet 敲除，T-bet-/-）情况下，Bilophila wadsworthia对认知行为障碍的影响。这些结果表明，Bilophila wadsworthia是通过引起小鼠体内表达IFNg的Th1细胞增多，从而对海马体功能造成损伤的，进而对认知行为产生不良影响。
图5 Th1 细胞扩增导致Bilophila wadsworthia诱导的认知行为障碍
小编小结
文章发现生酮饮食会加剧间歇性缺氧引起的认知行为障碍，并且该过程是由肠道菌群所介导。在生酮饮食和间歇性缺氧的双重条件下，Bilophila wadsworthia显著富集，并引起表达IFNg的Th1细胞数量增加，造成海马体功能损伤，最终引起认知行为障碍。
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· 16s/宏基因组----肠道微生物的组成及改变
· 免疫代谢组----肠道微生物产生的用于调控机体免疫的代谢物
· 免疫因子组----肠道微生物如何影响机体免疫
· 转录/蛋白质组----对终端靶器官应对炎症响应机制的系统描述
