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目的:本研究旨在明确孤独症谱系障碍（Autism spectrum disorder,ASD）儿童相关的肠道微生物及其代谢产物与无菌鼠孤独症样行为之间的关系,初步探索ASD相关肠道微生物及其代谢产物影响无菌鼠孤独症样行为的可能分子机制。方法:纳入年龄2-6岁的5名正常发育（typical developing,TD）儿童和5名ASD儿童作为粪菌移植（Fecal microbiota transplantation,FMT）的供体,将他们的粪便悬液分别移植给4周龄的Babl/c无菌小鼠,构建ASD相关菌群粪菌移植小鼠组（ASD-FMT）和正常儿童相关菌群粪菌移植小鼠组（TD-FMT）。粪菌移植3周后,用嗅觉适应/去适应测试、旷场测试和三箱社交测试比较两组小鼠的行为学差异。行为学测试结束后,立即收集小鼠的血清、盲肠内容物、结肠和前额叶皮层组织。16S rRNA测序技术检测TD-FMT和ASD-FMT两组小鼠盲肠内容物的群落结构和分布的差异;非靶向高效液相色谱-串联质谱（high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS）检测两组小鼠的盲肠内容物、血清和前额叶皮层代谢组学的差异;利用KEGG数据库对盲肠内容物、血清和前额叶皮层进行代谢通路富集分析,寻找具有代表性的代谢信号通路;进一步在代谢通路中寻找差异代谢物质,将差异代谢物的水平和肠道微生物的丰度进行Spearman相关性分析,从而获得影响小鼠代谢的可能肠道微生物群。最后,用Western blotting检测两组小鼠结肠组织中色氨酸羟化酶1（Tryptophan hydroxylase 1,TPH1）、血清素转运体（Serotonin transporter,SERT）和5-羟色胺1A受体（5-hydroxytryptamine1A receptor,5-HT1AR）的蛋白表达水平,同时也对小鼠前额皮质中色氨酸羟化酶2（Tryptophan hydroxylase 2,TPH2）、SERT和5-HT1AR的蛋白表达水平进行了检测。结果:粪菌移植3周后,在嗅觉适应/去适应测试中,与TD-FMT组小鼠相比,ASD-FMT组小鼠嗅社交性气味的时间显著降低（P<0.001）,而嗅非社交性气味（水和啤酒）的时间在两组之间未见明显差异（P均>0.05）。在旷场测试中,ASD-FMT组小鼠在旷场中央区停留的时间显著低于TD-FMT组（P<0.01）,而自梳理时间显著高于TD-FMT组（P<0.01）。三箱测试中,ASD-FMT组小鼠在陌生鼠箱停留的时间显著低于TD-FMT组（P<0.001）,而在玩具箱中停留的时间显著高于TD-FMT组（P<0.001）。16S rRNA对两组小鼠盲肠内容物的检测结果显示,尽管两组小鼠菌群的?多样性（Shannon,Simpson,ACE和Chao指数）没有统计学差异（P均>0.05）,但两组小鼠的群落结构和分布特征存在显著的差异。在门水平,Verrucomicrobia的丰度在ASD-FMT组中显著降低（P<0.05）而Unidentified＿Bacteria的丰度在ASD-FMT组中显著增加（P<0.01）。在属水平,相较于TD-FMT组,Parabacteroides（P<0.05）,Alistipes（P<0.01）,Anaerotruncus（P<0.01）和Helicobacter（P<0.01）的丰度在ASD-FMT组中显著增加,而Parasutterella（P<0.05）,Akkermansia（P<0.05）,Lachnoclostridium（P<0.01）和unidentified＿Erysipelotrichaceae（P<0.01）的丰度在ASD-FMT组显著降低。进一步的LEf Se分析表明,Verrucomicrobia（LDA=4.19,P=0.0117）和Unidentified＿Bacteria（LDA=4.47,P=0.0023）是导致两组小鼠群落结构发生差异的关键菌门。Helicobacter（LDA=4.47,P=0.0023）,Lachnoclostridium（LDA=4.66,P=0.0033）和Akkermansia（LDA=4.19,P=0.0117）是导致两组小鼠群落结构发生显著差异的关键菌属。非靶向代谢组学分析结果显示,ASD-FMT组和TD-FMT组小鼠的盲肠内容物、血清和前额叶皮层的代谢组学特征均存在显著差异。KEGG富集分析结果提示,尽管TD-FMT组和ASD-FMT组之间的差异代谢物涉及多条代谢途径,但是无论是小鼠的盲肠内容物、血清还是前额叶皮层,两组间的差异代谢物均能富集到色氨酸和5-羟色胺能突触代谢信号通路中。进一步分析显示,在ASD-FMT组小鼠盲肠中,Trp-Trp（色氨酸二肽,P<0.001）,kynurenic acid（犬尿酸,P<0.01）和indole-3-acetic（吲哚-3-乙酸,P<0.05）的水平显著高于TD-FMT组。而ASD-FMT组的6-hydroxymelatonin（6-羟基褪黑素,P<0.05）,indole-3-lactic（吲哚-3-乳酸,P<0.01）和5-methoxy-indoleacetate（5-甲氧基-吲哚乙酸,P<0.01）的水平明显低于TD-FMT组。在血清中,ASD-FMT组的N-Acetyl-DL-tryptophan（N-乙酰-DL-色氨酸,P<0.05）和5-hydroxytryptophol（5-羟基色醇,P<0.05）的水平显著高于TD-FMT组。而在前额叶皮层中,5-hydroxytryptophol（5-羟基色醇,P<0.05）的水平在ASD-FMT组中显著低于TD-FMT组。Spearman相关性分析结果提示,与色氨酸和5-羟色胺代谢相关的菌属主要属于o＿Clostridiales,o＿Bacteroidetes,f＿erysipelotrichaceae和o＿Lactobacillales.Western blotting的结果显示,ASD-FMT组小鼠结肠的SERT（P<0.01）和5-HT1AR（P<0.05）的蛋白表达水平低于TD-FMT组小鼠,而TPH1（P<0.05）的蛋白表达水平高于TD-FMT组。在前额皮质中,ASD-FMT组的TPH2（P<0.05）和SERT（P<0.05）的蛋白表达水平均高于TD-FMT组,而5-HT1AR（P>0.05）的蛋白表达水平在两组之间没有差异。结论:（1）ASD儿童的肠道微生物可以诱导无菌小鼠出现孤独症样行为。（2）ASD儿童和正常儿童的肠道微生物粪菌移植后导致无菌小鼠肠道微生物群落结构和分布呈现显著差异,同时,ASD儿童的肠道微生物可以导致ASD-FMT小鼠出现色氨酸和5-羟色胺代谢紊乱。（3）色氨酸和5-羟色胺代谢信号通路中代谢物质的改变与o＿Clostridiales,o＿Bacteroidetes,f＿Erysipelotrichaceae和o＿Lactobacillales中特定的菌属相关。（4）ASD-FMT组小鼠结肠和前额叶皮层参与5-羟色胺合成和转运的关键蛋白的变化可能是粪菌移植后小鼠出现肠道代谢紊乱和孤独症样行为的分子基础。