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科研丨GUT(IF:31.7): 腸道菌群通過PUFA相關神經炎癥調節阿爾茨海默病的病理和認知障礙( 二 )

健康知識養生常識


盡管兩組小鼠大腦中BDNF水平相似 ， 但高爾基染色顯示 ， 與SPF小鼠相比 ， GF小鼠海馬神經元中的樹突棘顯著升高 。 同時 ， 在Y迷宮中的行為表明 ， GF小鼠的空間記憶功能明顯優于SPF小鼠(圖1D ， E) 。 小膠質細胞的成熟和激活與AD大腦的慢性神經炎癥有關 。 在GF小鼠的皮層小膠質細胞中 ， Iba-1染色顯示出直徑、分支和節點數量增加 。 小膠質細胞的半自動定量形態測量三維測量顯示 ， 與SPF小鼠相比 ， GF小鼠的這些小膠質細胞形態發生了顯著變化(圖1F-I) 。 因此 ， 腸道微生物群促進AD病理、認知缺陷和小膠質細胞激活 。
科研丨GUT(IF:31.7): 腸道菌群通過PUFA相關神經炎癥調節阿爾茨海默病的病理和認知障礙
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圖1與SPF3×Tg小鼠相比 ， GF3×Tg小鼠表現出更少的AD病理和更好的認知功能 。
(A)GF3×Tg小鼠和SPF小鼠大腦額葉皮層區的Aβ(紅色)和ThS(綠色) ， 海馬CA1區的AT8(綠色)和T22(紅色)的免疫熒光染色 。 比例尺：20μm 。 (B)定量分析顯示SPF小鼠腦中Aβ、ThS、AT8和T22陽性細胞的密度顯著增加 。 (C)使用人Aβ40和Aβ42ELISA試劑盒檢測GF3×Tg小鼠和SPF3×Tg小鼠皮層中Aβ40和Aβ42的濃度 。 SPF3×Tg小鼠皮層中Aβ42含量明顯高于GF3×Tg小鼠 。 (D、E)Y迷宮行為測試 。 自發交替(%)(D) ， 進入臂次數(E) 。 (F)GF3×Tg小鼠和SPF3×Tg小鼠皮層中Iba-1(紅色)免疫熒光染色的代表性圖像(上圖)和Iba-1染色小膠質細胞的3D重建(下圖) 。 (G-I)定量分析位于皮層中的小膠質細胞的直徑、分支點數和總分支長度 。 Aβ ， 淀粉樣蛋白-β；GF ， 無菌；SPF ， 無特定病原體 。
2腸道微生物激活C/EBPβ/AEP途徑 ， 升高與PUFA代謝有關的促炎酶
我們最近的研究支持C/EBPβ/AEP信號通路在時空上調控AD病理 。 為了評估是否需要完整的腸道微生物組來刺激這一途徑 ， 從而促進AD的發病 ， 我們進行了免疫印跡分析 ， 發現與SFP小鼠相比 ， GF3×Tg小鼠大腦中的C/EBPβ/AEP信號減弱 。 隨后 ， AEP截短的tauN368和APPN585片段減少 ， 與p-tauAT8和AT100活性降低相關 。 值得注意的是 ， 與SPF小鼠相比 ， GF3×Tg小鼠的Lox5 ， Cox1和Cox2水平明顯降低(圖2A ， B) ， 這與先前的研究結果相吻合 ， 即AA代謝途徑不僅是炎癥的核心網絡 ， 也是工作記憶障礙導致AD發病的主要原因 。 正如預期的那樣 ， 蛋白酶檢測顯示GF小鼠的AEP酶活性低于SPF小鼠 ， 與活性AEP水平降低一致(圖2C) 。 由于C/EBPβ是IL-6的主要轉錄因子 ， 因此 ， 與SPF小鼠相比 ， GF小鼠中的IL-6濃度顯著降低(圖2D) 。 qRT-PCR結果顯示 ， 與SPF小鼠相比 ， GF小鼠的CEBPβ靶標/AA通路基因略有降低(圖2E) ， 與RNAseq數據相對應 。 然而 ， qRT-PCR數據沒有統計學意義 ， 這可能是由于定量PCR(qPCR)分析的差異較大所致 。
腦切片IF共染色顯示 ， GF小鼠與SPF小鼠相比海馬和皮層中C/EBPβ上調、AEP激活、Aβ積累、TauN368片段化和p-Tau(AT8)減少(圖4A-D) ， 與GF小鼠中C/EBPβ/AEP信號減弱以及APPN585和TauN368片段減弱一致 。 此外 ， GF小鼠大腦中5-Lox ， Cox1和Cox2的IF活性明顯降低 ， 與C/EBPβ信號減弱密切相關 。 因此 ， 與SPF小鼠相比 ， GF小鼠的C/EBPβ/AEP信號和AA相關炎癥酶減少 ， 這表明腸道微生物群通過激活C/EBPβ/AEP途徑調節這些效應因子的表達 。 這些結果與先前的報道一致 ， 即C/EBPβ作為這些AA相關炎癥酶的轉錄因子發揮作用 。 免疫組化(IHC)染色進一步證實 ， 與SPF小鼠相比 ， GF小鼠大腦中的Iba-1和AEP均降低 ， 與皮層中Iba1和AEPIF共染色一致 。 因此 ， GF3×Tg小鼠表現出C/EBPβ/AEP通路減弱和AA相關炎癥減弱 。
科研丨GUT(IF:31.7): 腸道菌群通過PUFA相關神經炎癥調節阿爾茨海默病的病理和認知障礙
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圖2GF3×Tg小鼠C/EBPβ/AEP通路減弱和AA相關炎癥減弱 。
(A)免疫印跡顯示GF3×Tg小鼠和SPF3×Tg小鼠大腦中的p-C/EBPβ、C/EBPβ、AEP、APP和tau蛋白表達、加工以及花生四烯酸代謝 。 (B)免疫印跡定量分析 。 用imageJ統計活性AEP、TauN368、APPN585、C/EBPβ、LOX5、Cox1、COX2、BLT1和BLT2的條帶 ， 并用β-肌動蛋白歸一化 。 (C)GF3×Tg小鼠和SPF3×Tg小鼠腦裂解物中AEP活性測定 。 與GF3×Tg小鼠相比 ， SPF3×Tg小鼠的AEP活性升高 。 (D)GF3×Tg小鼠和SPF3×Tg小鼠腦裂解物中促炎細胞因子IL1-β、IL-6和TNFα的濃度 。 (E)對GF小鼠與SPF小鼠的腦樣本進行定量RT-PCR分析 ， 比較C/EBPb靶向AA通路基因 。 AA ， 花生四烯酸；AEP ， 天冬酰胺內肽酶；COX ， 環氧酶；SPF ， 無特定病原體 。