核心提示：该研究建立了粪便微生物群移植、气单胞菌定植和LPS或丁酸盐补充试验，以评估肠道微生物群及其代谢产物在褪黑激素缓解SD引起的记忆障碍中的作用。
睡眠不足是一个严重的全球健康问题。其后果包括记忆缺陷和胃肠道功能障碍。我们以前的研究表明，褪黑激素可以有效地改善由睡眠剥夺(SD)引起的认知障碍和肠道微生物群紊乱。最近发表在《Microbiome》上的研究《Gut microbiota-derived metabolites mediate the neuroprotective effect of melatonin in cognitive impairment induced by sleep deprivation》研究进一步探讨了外源性褪黑激素防止SD引起的认知障碍的机制。该研究建立了粪便微生物群移植、气单胞菌定植和LPS或丁酸盐补充试验，以评估肠道微生物群及其代谢产物在褪黑激素缓解SD引起的记忆障碍中的作用。
将SD-肠道微生物群移植到正常小鼠体内会诱发小胶质细胞过度激活和海马区神经元凋亡、认知能力下降和结肠微生物群紊乱，表现为气单胞菌和LPS水平增加，Lachnospiraceae_NK4A136和丁酸水平下降。移植SD+褪黑激素-肠道微生物群后，所有这些事件都被逆转了。用气单胞菌定植和添加LPS在小鼠的海马中产生炎症反应和空间记忆障碍。这些变化被补充褪黑激素所逆转，同时伴随着气单胞菌和LPS水平的下降。对睡眠不足的小鼠给予丁酸盐可恢复炎症反应和记忆障碍。在体外，LPS的补充引起了BV2细胞的炎症反应，而丁酸盐的补充则改善了这种反应。丁酸盐的这种改善作用被MCT1抑制剂和HDAC3激动剂的预处理所阻止，但被TLR4和p-P65拮抗剂所模拟。
该研究的结果表明，肠道微生物及其代谢物介导褪黑激素对SD诱导的认知障碍的改善作用。一个可行的机制是褪黑激素下调了气单胞菌和成分LPS的水平，并上调了结肠中Lachnospiraceae_NK4A136和丁酸盐的水平。这些变化通过TLR4/NF-κB和MCT1/HDAC3信号通路之间的串扰，减轻了海马的炎症反应和神经元凋亡。
