抑郁症是一种常见的心境障碍,以显著而持久的情绪低落为主要的临床特征。据世界卫生组织统计,目前全球有超过3.2亿人患有抑郁症。预计到2030年,抑郁症将成为全球疾病负担的首要因素。抑郁症是一种异质性疾病,病程高度可变,且对治疗的反应具有不一致性,目前尚未建立明确的发病机制。现有的关于抑郁症病因的生物学机制主要涉及压力、下丘脑-垂体-肾上腺(HypothalamicPituitary-Adrenal,HPA)轴功能亢进和单胺类神经递质失调。近年来,越来越多的研究证明“微生物-肠-脑轴”在抑郁症的发生、发展中发挥重要作用,这为靶向肠道菌群来防治抑郁症提供了新的思路。精神益生菌(Psychobiotics)是一类能够调节中枢神经功能及行为的益生菌。由于传统抗抑郁药物起效迟缓、有效率低、副作用大,开发具有抗抑郁功能的精神益生菌,将为抑郁症的防治提供新的策略。基于以上研究背景,本课题旨在筛选具有抗抑郁功能的精神益生菌,并通过细胞实验、动物实验、基因组学和代谢组学等手段对其抗抑郁机制进行探究;最后,对有效菌株的临床效果也进行了验证。本文的主要结果和结论如下:(1)以肠嗜铬细胞模型(RIN14B)为初筛模型,对30株乳酸菌的抗抑郁潜力进行体外评价。检测了乳酸菌刺激细胞中色氨酸羟化酶1基因(Tph1)转录和分泌5-羟色氨酸(5-HTP)、5-羟色胺(5-HT)的能力。结果表明,有8株菌能够显著上调Tph1 m RNA的水平。然后通过慢性不可预知温和应激建立了抑郁小鼠模型,测试了30株菌对小鼠行为学、HPA轴反应和神经递质水平的影响;并通过偏最小二乘(Partial least squares,PLS)模型建立了细胞实验结果和动物实验结果之间的相关性,证明了乳酸菌对RIN14B细胞中Tph1基因转录的影响,能够显著地预测该菌株在慢性应激小鼠体内的抗抑郁效果;最后,通过主成分分析筛选到四株抗抑郁效果最优的乳酸菌——长双歧杆菌CCFM687、短双歧杆菌CCFM1025、两岐双歧杆菌JSSZ7M4和植物乳杆菌MSPC591。同时,发现短双歧FHLJDQ3M5的抗抑郁效果最差。因此,选择CCFM1025和FHLJDQ3M5这两支同种的菌进行后续研究。(2)对慢性应激小鼠进行为期5周的CCFM1025干预治疗,结果表明:服用CCFM1025能显著减轻小鼠在强迫游泳实验、悬尾实验、糖水偏好实验、旷场实验和高架十字迷宫实验中的抑郁样、焦虑样行为;应激小鼠的HPA轴亢进及其伴随的炎症也得到显著缓解,具体表现为海马中Nr3c1基因表达正常化、血清皮质酮水平降低、海马中IL-6和T-bet、Ror-γt基因表达水平降低;服用CCFM1025对应激造成的神经损伤也有显著改善效果,表现为海马中p CREB-cFOS的表达降低,但前额叶皮质中m BDNF的表达升高;服用CCFM1025能够改善慢性应激引起的肠道菌群紊乱,提高菌群的α多样性,增加短链脂肪酸产生菌(Coprococcus和Oscillospira)的丰度。肠道菌群的改变也提高了肠道中色氨酸羟化酶1(Tryptophan Hydroxylase 1,TPH1)的蛋白表达和5-HTP的含量,并且结肠、血清中5-HTP的含量与中枢神经系统中5-HT的含量以及小鼠抑郁样行为的减轻呈显著的正相关性。这些结果证明,通过调节肠道菌群和短链脂肪酸的水平,促进肠源5-HTP的分泌,进而间接影响脑内5-HT的水平,可能是CCFM1025产生抗抑郁效果的机制之一。(3)短双歧杆菌FHLJDQ3M5对小鼠抑郁症无显著改善作用。以FHLJDQ3M5作为阴性对照,解析了CCFM1025的基因组和代谢组特征。结果表明,CCFM1025含有更多编码糖苷水解酶的基因,具有更广泛的碳水化合物利用能力,因此可能在肠道中有更强的代谢适应性;与FHLJDQ3M5相比,CCFM1025的发酵产物中含有更高水平的神经活性分子,包括色氨酸、次黄嘌呤和烟酸。此外,CCFM1025通过调节肠道菌群组成,能使肠道中产生更高水平神经活性代谢产物,包括黄嘌呤、短链脂肪酸和色氨酸。“肠-脑模块”分析表明,服用CCFM1025对宿主谷氨酸生物合成、色氨酸生物合成和短链脂肪酸代谢等通路有显著上调作用;肠道代谢组富集分析进一步表明,CCFM1025对短链脂肪酸代谢的调控能力可能是其发挥抗抑郁功效的关键机制。(4)以重度抑郁症患者为研究对象,开展了随机、安慰剂对照的临床试验。结果表明,为期四周的CCFM1025干预,能够比安慰剂更显著地降低重度抑郁症患者的抑郁评分(采用了汉密顿抑郁评定量表(Hamilton Depression Rating Scale,HAMDS)和蒙哥马利抑郁评定量表(Montgomery-Asberg Depression Rating Scale,MADRS))。简明精神病量表(Brief Psychiatric Rating Scale,BPRS)的因子分析结果表明,CCFM1025对情绪调节具有特异性。与此同时,CCFM1025对抑郁症伴随的肠道功能障有显著的改善效果,但对腹痛、消化不良等方面的效果和安慰剂无显著差异。此外,CCFM1025组与安慰剂组患者的肠道菌群多样性存在显著差异(尤其是β多样性)。CCFM1025能够提高患者肠道中Ruminococcus(torques group)、Lachnospiraceae UCG-003和Ruminococcaceae UCG-009的丰度,但对肠道短链脂肪酸含量的影响与安慰剂无显著差异。