A Model of Antibiotic-induced Gut Dysbiosis and Depressive Symptomatology

抗生素引起的肠道菌群失调和抑郁症状模型

基本信息

  • 批准号:
    10592403
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 12.67万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2027-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Emerging microbiota-gut-brain axis research demonstrates an important role of gut microbes in the establishment and treatment of nervous system disorders, including depression. An estimated 300 million or nearly 4% of the human population suffers from depression globally. Depression is a complex multifactorial disease and recent epidemiological studies indicate that antibiotic treatment predisposes humans to the development of neuropsychiatric disorders, including depression. One proposed mechanism is that antibiotic administration alters gut microbiome structure and function as well as hinders gut-brain communication through decreased synthesis of neuroactive compounds. However, the mechanisms by which antibiotics induce depression remain unclear. In this K01 award proposal, I propose to use a novel nonhuman primate model, the common marmoset (Callithrix jacchus), to investigate the mechanisms by which antibiotics induce depression. Marmosets serve as a powerful model due to their human-like similarity in physiological and behavioral sequelae. My specific aims are as follows: 1. Characterize changes in gut microbiome structure and function as well as behavior in marmosets following antibiotic treatment, 2. Evaluate the additive effect of antibiotic treatment and social separation on induction of depressive symptomatology in marmosets, and 3. Evaluate the therapeutic effect of fecal microbiota transplantation on treatment of depression in antibiotic-induced dysbiotic marmosets. I plan to administer a broad-spectrum antibiotic cocktail (with and without additional stressors) and study changes in behavior, immune profiles, neuroendocrine hormone levels, gut microbiome structure and function and gut bacterial metabolites. I also plan to study the role of fecal microbiota transplantation in reversing behavioral, physiological and microbiological changes in marmosets administered antibiotics and compare its efficacy to fluoxetine (a commonly prescribed antidepressant). The results from this research will generate novel hypotheses, serve as critical preliminary data necessary to compete for competitive extramural funding, and represent the first step towards establishing the common marmoset as a translational model for studying effects of antibiotic use on microbiome modulation and the development of depression. I have also established a training plan and mentorship team to gain critical skills in neurobiology, metabolomics and multi-omics data analysis. My long term goal is to become a leader in microbiota-gut-brain axis research and to establish marmosets as an animal model to study the role of gut-brain axis communication in neuropsychiatric disorders.
项目概要 新兴微生物群-肠-脑轴研究表明肠道微生物在 神经系统疾病的建立和治疗,包括抑郁症。估计有3亿或 全球近 4% 的人口患有抑郁症。抑郁症是一个复杂的多因素 疾病和最近的流行病学研究表明,抗生素治疗使人类容易患上这种疾病 神经精神疾病的发展,包括抑郁症。一种提议的机制是抗生素 给药会改变肠道微生物组的结构和功能,并通过阻碍肠脑通讯 神经活性化合物的合成减少。然而,抗生素诱导的机制 抑郁症尚不清楚。在这个 K01 奖项提案中,我建议使用一种新颖的非人类灵长类动物模型,即 普通狨猴(Callithrix jacchus),以研究抗生素诱发抑郁症的机制。 狨猴因其在生理和行为后遗症方面与人类相似而成为一个强大的模型。 我的具体目标如下: 1. 表征肠道微生物组结构和功能的变化以及 抗生素治疗后狨猴的行为,2. 评估抗生素治疗的累加效应和 社会分离对狨猴抑郁症状的诱导,以及 3. 评估治疗效果 粪便微生物群移植对抗生素诱导的生态失调狨猴抑郁症治疗的影响。我 计划使用广谱抗生素鸡尾酒(有或没有额外的压力源)并研究变化 行为、免疫特征、神经内分泌激素水平、肠道微生物组结构和功能以及肠道 细菌代谢物。我还计划研究粪便微生物群移植在逆转行为、 狨猴服用抗生素后的生理和微生物变化,并比较其功效 氟西汀(一种常用的抗抑郁药)。这项研究的结果将产生新颖的 假设,作为竞争竞争性外部资金所需的关键初步数据,以及 代表着建立普通狨猴作为研究效应的转化模型的第一步 抗生素使用对微生物组调节和抑郁症发展的影响。我还建立了一个培训 计划和指导团队获得神经生物学、代谢组学和多组学数据分析方面的关键技能。我的 长期目标是成为微生物群-肠-脑轴研究的领导者,并将狨猴建立为 研究肠-脑轴通讯在神经精神疾病中的作用的动物模型。

项目成果

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