肠道菌群缺失的西方蜜蜂成年工蜂大脑神经细胞的变化特征

　　

摘要： 【目的】探索肠道菌群缺失对西方蜜蜂Apis mellifera大脑神经元细胞的影响，为进一步研究蜜蜂肠-脑轴信息交流机制提供可靠数据支撑。【方法】西方蜜蜂20头肠道无菌10日龄健康工蜂成虫的大脑混合作为肠道菌群缺失组(MF)， 20头正常肠道菌群10日龄健康工蜂成虫的大脑混合作为正常对照组(CV)，使用10×Genomics单细胞转录组高通量测序平台完成单细胞捕获，对捕获的单细胞进行snRNA-seq的标准流程测序，下机数据采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和统一流形逼近与投影(unified manifold approximation and projection, UMAP)算法获取MF和CV单细胞转录组水平信息。【结果】与CV相比， MF西方蜜蜂各亚型神经细胞的数量和组成均无显著变化，但大脑神经元亚型细胞中基因表达量发生了显著改变，尤其是神经元亚型细胞中与学习记忆相关的基因如Hsp90, sGC-α1, Ecr, mGlutR1和GluCl等差异表达，而Hsp90在所有大脑神经元亚型细胞中差异表达；神经胶质亚型细胞中的乙酰胆碱受体基因nAChRα3, nAChRα6和nAChRα7及谷氨酸转运受体基因Eaat-2也差异表达。【结论】肠道菌群对于维持西方蜜蜂大脑神经元细胞的正常功能是必需的，可能主要通过调控西方蜜蜂大脑神经元间的信号传导来维持神经系统的功能。