膳食锌补充对自闭症谱系障碍Shank3B?/?模型小鼠胃肠道微生物组及宿主基因表达的影响

本研究通过Shank3B?/?自闭症模型小鼠，首次揭示膳食锌补充通过调节肠道菌群（如Akkermansia）及宿主基因（如紧密连接蛋白ZO-1），改善自闭症样行为与胃肠道功能。多组学分析表明，锌干预显著改变细菌/真菌多样性（PERMANOVA p<0.05），上调脂肪酸合成基因，并调控α-防御素等免疫相关通路，为ASD的微生物-肠-脑轴（MGB）机制提供新见解。

　　

1 引言

自闭症谱系障碍（ASD）是一种神经发育疾病，约1%病例与SHANK3基因突变相关。Shank3B^?/?小鼠表现出典型的自闭症样行为，同时伴随锌缺乏和胃肠道问题。锌作为SHANK蛋白功能和肠道发育的关键元素，其补充可逆转小鼠行为异常。研究假设膳食锌可能通过改变肠道菌群影响肠-脑轴（gut-microbiome-brain axis），进而调节ASD表型。

2 材料与方法

实验采用Shank3B^?/?和野生型（WT）小鼠，分别喂食30 ppm（对照）或150 ppm（补充）锌饲料6周。采集回肠、盲肠、结肠和粪便样本，通过16S rRNA/ITS2测序分析微生物组，RNA测序检测宿主基因表达，宏基因组测序解析功能差异。

3 结果

3.1 微生物组多样性变化

细菌群落以Akkermansia（35.3%）、拟杆菌门（31.9%）和厚壁菌门（22.2%）为主。Shank3B^?/?小鼠真菌多样性显著低于WT（p<0.05），而锌补充使KO150组恢复至WT水平。PERMANOVA显示笼具（12.8%）、基因型（3.9%）和锌饮食（2.3%）是细菌群落变异的主要因素。

3.2 差异微生物类群

74个细菌ASV在WT30与KO30组间差异显著，包括Muribaculaceae和Lachnospiraceae成员。锌补充后，KO150组Enterobacteriaceae和Coriobacteriaceae丰度上升，而KO30组富集Muribaculaceae。

3.3 宿主基因表达

结肠中能量代谢基因表达高于回肠，而α-防御素在Shank3B^?/?小鼠回肠显著上调。锌补充增强紧密连接蛋白（如ZO-1）表达，尤其在回肠。

3.4 功能分析

宏基因组显示KO150组脂肪酸合成基因（如Akkermansia muciniphila携带）丰度增加，锌转运蛋白和神经递质受体相关基因差异显著。

4 讨论

锌补充通过调节Akkermansia等有益菌，改善肠道屏障功能（如上调ZO-1），并可能通过微生物代谢产物（如丁酸）影响神经信号。真菌多样性变化提示锌对微生物平衡的广泛作用。功能冗余现象表明，特定代谢通路（而非单一菌种）可能是行为改善的关键。

5 结论

膳食锌干预通过重塑微生物组功能（如脂肪酸合成）和宿主基因表达，为ASD及相关胃肠道症状提供了潜在治疗策略。未来研究可靶向微生物-宿主互作通路，开发精准干预方案。