AbMole 丨肠道菌群清除模型构建：四联抗生素机制与小鼠给药方案

肠道菌群作为宿主肠道内复杂的微生物群落，参与营养代谢、免疫调节、屏障功能维持等多种生理过程，其结构失衡与多种生理异常及动物疾病模型的发生发展密切相关。在动物（大鼠、小鼠）体内建立肠道菌群清除模型是探究菌群功能的核心手段之一。由万古霉素（Vancomycin，AbMole，M4862）、氨苄青霉素（Ampicillin，AbMole，M2391）、新霉素（Neomycin，AbMole，M3594）和甲硝唑（Metronidazole，AbMole，M3311）组成的四联抗生素鸡尾酒（简称ABNM或MANV）是最常用的广谱抗生素方案之一[1]。由该方案制备的小鼠模型是肠道微生物菌群中最常用到的伪无菌小鼠。

图 1. Outline of gut microbiota-mediated colonization resistance mechanisms. Fiber obtained from the diet is fermented by the gut microbiota into SCFAs[2]

一、作用机理

四联抗生素鸡尾酒的设计是基于对不同菌群的选择性覆盖：氨苄青霉素（Ampicillin，AbMole，M2391）和万古霉素（Vancomycin，AbMole，M4862）主要针对革兰氏阳性菌（包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌），新霉素（Neomycin，AbMole，M3594）主要针对革兰氏阴性菌，甲硝唑（Metronidazole，AbMole，M3311）则主要针对厌氧菌。这种组合可实现对肠道主要菌群类型的广谱覆盖，包括厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和变形菌门（Proteobacteria）等[3]。

氨苄青霉素（Ampicillin，AbMole，M2391）属于β-内酰胺类抗生素，主要通过抑制细菌细胞壁的合成发挥杀菌作用，抗菌谱广泛，对动物肠道内多数革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌均有较强的抑制或杀灭效果，尤其对肠道内常见的肠球菌、链球菌等优势菌属作用显著。已有研究表明，氨苄青霉素（ CAS No.：7177-48-2）单独使用即可显著降低小鼠肠道细菌负荷，但对厌氧菌的抑制效果有限，需与其他抗生素协同使用以扩大抗菌范围。

新霉素（Neomycin，AbMole，M3594）属于氨基糖苷类抗生素，主要作用于细菌核糖体30S亚基，抑制细菌蛋白质的合成，对动物肠道内革兰氏阴性菌具有强大的杀菌作用，同时对部分革兰氏阳性菌也有一定的抑制效果。新霉素（CAS No.：1405-10-3）能有效清除肠道黏膜表面及肠腔中的革兰氏阴性菌，弥补氨苄青霉素对革兰氏阴性菌覆盖不足的缺陷，与氨苄青霉素联合使用可显著提升肠道需氧菌的清除效率。

万古霉素（Vancomycin，AbMole，M4862）属于糖肽类抗生素，同样针对革兰氏阳性菌，能抑制细菌细胞壁的合成发挥杀菌作用。Vancomycin对某些氨苄青霉素可能耐受的革兰氏阳性菌（如耐药肠球菌、葡萄球菌等）具有良好的抗菌活性。万古霉素（CAS No.：1404-93-9）是四联方案中保障革兰氏阳性菌清除效果的关键抗生素。文献研究显示，万古霉素（Vancomycin）的加入可使小鼠肠道革兰氏阳性菌的清除率提升至90%以上，显著优于单一或三联方案的清除效果。

甲硝唑（Metronidazole，AbMole，M3311）属于硝基咪唑类抗生素，是专门针对厌氧菌的广谱抗菌类化合物。Metronidazole通过抑制厌氧菌的DNA合成发挥杀菌作用，能有效清除肠道内的厌氧菌（如拟杆菌属、梭菌属等）。肠道内厌氧菌占比高达50%以上，是肠道菌群的核心组成部分，单一抗生素难以实现有效清除，而甲硝唑（CAS No.：443-48-1）的加入可填补厌氧菌清除的空白，与其他三种抗生素协同，实现对肠道内需氧菌、厌氧菌的全面覆盖，从而达到高效清除肠道菌群的目的。

二、小鼠给药方式与推荐浓度

在小鼠给药方式方面，口服给药（包括自由饮水给药和灌胃给药）是目前肠道微生物清除实验中所需抗生素的主流给药方式，其中自由饮水给药因操作简便、对小鼠应激刺激小、能实现长期连续给药等优势，被大多数研究采用；而灌胃给药则适用于对抗生素剂量控制要求更高的实验，可实现每只小鼠获得相对精准的抗生素剂量，但长期灌胃可能对小鼠肠道造成轻微损伤，需控制灌胃频率和操作规范。文献研究显示，两种给药方式均可实现有效的菌群清除，但自由饮水给药更适合长期（≥7天）的菌群清除实验，而灌胃给药（每日1-2次）可在短期内（4-7天）快速达到菌群清除效果。

实验剂量方面，结合多篇已发表文献中的实验方案，四联抗生素的参考剂量（自由饮水给药）如下：氨苄青霉素（Ampicillin，AbMole，M2391）为1g/L、新霉素（Neomycin，AbMole，M3594）为1g/L、甲硝唑（Metronidazole，AbMole，M3311）为1g/L、万古霉素（Vancomycin，AbMole，M4862）为500mg/L，该剂量组合能在不显著影响小鼠体重和生理状态的前提下，实现高效的肠道菌群清除。例如有文献证实7天该处理方案能减少99.5%的肠道细菌，16S rRNA基因拷贝数降低约400倍[4]。若采用灌胃给药，参考剂量为：氨苄青霉素200 mg/kg、万古霉素50mg/kg、新霉素100mg/kg、甲硝唑100mg/kg，每12小时灌胃一次，该方案可进一步提升肠道菌群清除的彻底性，但需注意灌胃剂量的控制，避免过量给药导致小鼠中毒[5]。

三、注意事项

需要注意的是四联抗生素混合液存在明显的适口性差问题，这可能会导致小鼠饮水量减少、体重下降，甚至因此需要剔除部分瘦弱的动物。主流的改进措施是添加甜味剂（如Sucralose 三氯蔗糖，1:50稀释）[6]。

此外，长期抗生素处理（>7天）可能导致真菌过度生长，即使使用抗生素鸡尾酒也是如此，可以在给药三天后酌情添加两性霉素B（Amphotericin B），剂量为0.1 mg/L或1 mg/kg以抑制真菌[7]。

抗生素清除后，肠道菌群重建需要时间，因此在末次给药后的12-72小时才可进行粪菌移植（FMT）或后续处理，以避免抗生素与接种菌群接触。

范例详解

ACS Nano. 2023 Apr 11;17(7):6466-6479

哈佛医学院布里格姆妇女医院、北京化工大学的科研人员在该文章中构建了可靶向间充质干细胞（MSCs）的光热响应型纳米片，可在近红外光的辐射下产生39℃的温度，以触发药物释放、加速纳米片降解以及诱导MSCs的热激蛋白表达上调，最终实现抗菌和加速生物矿化以修复骨折的目的。在该研究中，实验人员使用来自AbMole的Vancomycin（万古霉素，AbMole，M4862）作为纳米载体中的抗菌剂，用于抑制小鼠骨折模型中的细菌繁殖[8]。

图 2. In vitro evaluation of the different types of scaffolds for bone regeneration[8]

参考文献及鸣谢

[1] Xu, Q.; Lv, Q.; Yang, Z.; et al. Polygonatum cyrtonema Hua fructan ameliorates ulcerative colitis via gut microbiota modulation and follistatin targeting. npj Science of Food 2026, 10 (1), 83.

[2] Ducarmon, Q. R.; Zwittink, R. D.; Hornung, B. V. H.; et al. Gut Microbiota and Colonization Resistance against Bacterial Enteric Infection. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR 2019, 83 (3).

[3] Song, Y.; Li, N.; Jiang, S.; et al. Microbiota-derived H2S induces c-kit+ cDC1 autophagic cell death and liver inflammation in metabolic dysfunction-associated steatohepatitis. Nature communications 2025, 16 (1), 2222.

[4] Gencel, M.; Cofino, G. M.; Hui, C.; et al. Quantifying the intra- and inter-species community interactions in microbiomes by dynamic covariance mapping. Nature communications 2025, 16 (1), 6314.

[5] Xie, M.; Zheng, J.; Yu, Y.; et al. Gut symbiont-derived ursodeoxycholic acid promotes fatty acid oxidation to protect against renal ischemia-reperfusion injury. Cell Reports Medicine 2025, 6 (10).

[6] Goulding, D. R.; Myers, P. H.; Dickerson, A. B.; et al. Comparative Efficacy of Two Types of Antibiotic Mixtures in Gut Flora Depletion in Female C57BL/6 Mice. Comparative medicine 2021, 71 (3), 203-209.

[7] D’Onofrio, A. M.; Gomez-Nguyen, A.; Camardese, G.; et al. Fecal microbiota transplantation from psychiatric patients to mice - systematic review of methodologies and a call for standardization. Translational Psychiatry 2026, 16 (1), 107.

[8] Zhang, X.; Li, Q.; Li, L.; et al. Bioinspired Mild Photothermal Effect-Reinforced Multifunctional Fiber Scaffolds Promote Bone Regeneration. ACS nano 2023, 17 (7), 6466-6479.