帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是最常见的中枢神经系统退行性疾病之一,主要临床表现分为运动症状和非运动症状,其中典型的运动症状为静止性震颤、行动迟缓,肌强直和姿势不稳等。PD主要病理机制为中脑黑质致密部(substantia nigra pars compacta,SNpc)的多巴胺(dopamine,DA)能神经元的进行性死亡。PD病人除存在运动症状外,也存在广泛包括胃肠功能障碍的非运动症状如吞咽困难,便秘和体重减轻等,且非运动症状可能会促进运动症状的发生。目前对于PD确切的发病机制尚不清楚,研究表明神经炎症、氧化应激,细胞自噬等机制可能参与其中。最近,肠道菌群在PD的胃肠道发病机制中的新兴作用以及肠道和大脑在PD中的双向交流受到广泛关注。研究表明PD患者存在肠道菌群组成的改变。然而,肠道菌群失调与PD发病机制之间的机制尚不清楚。目前没有公认的治疗方法可以抑制或延缓PD的发展,鉴于肠道菌群在PD中具有重要作用以及PD病人肠道菌群失调的现象,我们拟通过粪菌移植(Fecal Microbiota Transplantation,FMT)方法探究纠正菌群失调对PD小鼠的神经保护作用,并解析其可能的作用机制。我们采用30 mg/Kg剂量的1-甲基-4-苯基-1,2,3,6四氢吡啶(1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine hydrochloride,MPTP)对8周龄雄性C57BL/6J小鼠进行连续腹腔注射5天以获得PD小鼠模型。将小鼠随机分为空白组(Normal Control)、模型组(MPTP+PBS)和粪菌移植组(MPTP+FMT)以验证FMT对于MPTP诱导的PD小鼠的神经保护作用。FMT过程即收集正常小鼠粪便制成菌液对PD小鼠进行连续7天灌胃。给药结束后收集小鼠粪便并利用16S rRNA方法对其进行肠道菌群分析和气相-质谱方法(GC-MS)对细菌代谢物短链脂肪酸(Short-chain fatty acids,SCFAs)检测;利用爬杆实验和悬挂实验对小鼠进行行为学评估;用免疫荧光染色法检测黑质多巴胺能神经元的数量;用高效液相色谱法(HPLC)检测小鼠纹状体内DA和5-羟色胺(5-HT)及其代谢物的含量变化;同时用蛋白印迹法检测纹状体内酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH),以及纹状体和结肠与TLR4,TBK1和NF-κB的表达变化;利用酶联免疫吸附(ELISA)实验对纹状体和结肠的TNF-α进行测定;并结合免疫荧光染色法检测小胶质细胞和星形胶质细胞在黑质的分布及激活情况。此外,为验证肠道菌群失调在PD发病机制中的作用,我们还将PD小鼠的肠道菌群移植给正常小鼠以观测小鼠的运动功能和纹状体神经递质变化。结果表明,接受PD小鼠的肠道菌群移植的正常小鼠出现运动损伤和纹状体神经递质减少。16S rRNA测序发现,PD小鼠粪便菌群中存在Firmicutes菌门和Clostridiales菌目的减少,以及Proteobacteria菌门,Turicibacterales菌目和Enterobacteriales菌目的增加,同时GC-MS检测发现PD小鼠伴有SCFAs的含量增加。有趣的是,FMT减少了PD小鼠的肠道菌群失调,降低了粪便SCFAs含量,改善了运动损伤,增加了PD小鼠的纹状体DA和5-HT及其代谢产物含量。此外,FMT减少了黑质区域小胶质细胞和星形胶质细胞的活化,并降低了肠和脑中TLR4/TNF-α信号通路分子的表达。我们的研究表明肠道菌群失调与PD发病有关,而FMT可通过抑制神经炎症和减少TLR4/TNF-α信号通路起到对PD小鼠的神经保护作用。