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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( 六 )

健康知識養生常識


圖6AD糞便人源化GF小鼠表現出增強的AD病理和認知缺陷 。
(A)HC人源化ex-GF3×Tg小鼠和AD人源化ex-GF3×Tg小鼠的大腦額葉皮層區域的Aβ(紅色)和ThS(綠色)的免疫熒光染色 ， 大腦海馬CA1區的AT8(綠色)和T22(紅色)的免疫熒光染色 。 HC ， GF小鼠定植HC的糞便微生物組；AD ， GF小鼠定植AD患者的糞便微生物組 。 比例尺：2μm 。 (B)定量分析Aβ陽性細胞、ThS陽性細胞、AT8陽性細胞和T22陽性細胞 。 Aβ、ThS、AT8和T22陽性細胞的密度在AD人源化ex-GF3×Tg小鼠腦中顯著增加 。 (C)使用人Aβ40和Aβ42ELISA試劑盒檢測HC人源化ex-GF3×Tg小鼠和AD人源化ex-GF3×Tg小鼠皮層中Aβ40和Aβ42的濃度 。 與HC人源化ex-GF3×Tg小鼠相比 ， AD人源化ex-GF3×Tg小鼠皮層中Aβ42的含量顯著增加 。 (D-G)Y迷宮行為測試 。 (D-E)每個Y迷宮測試中所有獨立隊列的匯編：自發交替(%) ， 進入臂次數 ， 按糞便供體的健康狀態分組；(F-G)自發交替(%) 。 (H)HC人源化ex-GF3×Tg小鼠和AD人源化ex-GF3×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) 。 (I-K)對駐留在皮層的小膠質細胞的直徑、分支點數和總分支長度進行定量分析 。 Aβ ， 淀粉樣蛋白-β；AD ， 阿爾茨海默??；HC ， 健康對照 。
7AD糞便人源化ex-GF小鼠表現出C/EBPβ/AEP激活升高 ， 與炎癥升高有關
為了深入表征人源化ex-GF3×Tg小鼠的病理特征 ， 我們進行了免疫印跡 ， 發現與HC相比 ， 人類AD微生物組移植后p-C/EBPβ及其總蛋白水平顯著升高 。 下游AEP及其成熟形態也隨上游轉錄因子活性改變 。 因此 ， TauN368、APPN585以及p-TauAT8信號明顯升高 。 同樣 ， 下游響應基因包括Lox-5、Cox1、Cox2、BLT1和BLT2水平均與上游C/EBPβ信號相呼應(圖7A ， B) 。 正如預期的那樣 ， AEP酶活性得到了適當的增強(圖7C) 。 炎性細胞因子的定量結果顯示 ， AD患者糞便移植后IL-6和IL-1β顯著增加(圖7D) 。 qRT-PCR表明 ， ALOX-5mRNA濃度高于其他AA代謝相關基因(圖7E) ， 表明ALOX5啟動子可能對上游轉錄因子C/EBPβ活性更加敏感 。 這些結果與AD微生物接種GF小鼠中AA代謝物增強的觀察結果相一致 。
PCA分析表明 ， HC和AD人源化ex-GF以及GF和SPF組之間存在一些代謝差異 。 值得注意的是 ， 與HC人源化ex-GF小鼠相比 ， AD人源化ex-GF小鼠的糞便和血清樣本的代謝組學譜顯著不同 。 雖然與GF小鼠相比 ， SPF小鼠大腦的代謝譜存在顯著差異 ， 但HC人源化ex-GF小鼠與AD人源化ex-GF小鼠的大腦代謝差異似乎很小 。 在糞便數據集中 ， 與HC人源化ex-GF組相比 ， AD組的幾種芳香族代謝物顯著更高或呈更高趨勢(不顯著) ， 而次級膽汁酸、維生素和苯甲酸鹽代謝物(如苯甲酸鹽)顯著改變或有改變趨勢(不顯著) 。 在血清中 ， 與HC人源化ex-GF組相比 ， AD組的幾種芳香族氨基酸代謝物(如苯丙酮酸、多巴胺3-O-硫酸鹽和3-吲哚基硫酸鹽)和次級膽汁酸(如牛磺脫氧膽酸)、維生素(如吡哆醛)和苯甲酸鹽代謝物顯著升高 。 此外 ， 在大腦中 ， 與HC人源化ex-GF組相比 ， AD組中多巴胺呈下降趨勢 ， 而苯甲酸鹽代謝物馬尿酸鹽和兒茶酚硫酸酯顯著升高或呈上升趨勢 。 在AD人源化ex-GF組的糞便中 ， 幾種戊糖代謝物顯著升高 。 在血清中 ， 糖酵解代謝物丙酮酸顯著較高 ， 而當將AD與HC人源化ex-GF組進行比較時 ， 戊糖、TCA循環和NAD代謝物顯示出與糞便相似的結果 。 在AD人源化ex-GF組中 ， TCA能量代謝物烏頭酸和蘋果酸顯著升高 。 對于脂質代謝 ， AD人源化GF組糞便中的磷脂酰乙醇胺(PE)代謝物和1-硬脂酰-2-亞油?；?GPE較高 。 在AD人源化ex-GF組中 ， 血清中的幾種LCFAs(長鏈脂肪酸)以及幾種肉堿結合脂肪酸顯著降低 。 值得注意的是 ， 糞便和血清中的SCFAs ， 尤其是丁酸鹽減少 。 與HC人源化ex-GF小鼠相比 ， AD人源化ex-GF組的鞘磷脂相關代謝物明顯更高 。 血清和腦中AA相關代謝物 ， 如血栓素B2 ， PGF2α和12-HHTrE等升高 ， 但不顯著 。 這些數據表明 ， 與HC人源化ex-GF組相比 ， AD人源化ex-GF組的脂質代謝發生了顯著變化 。 精氨酸在細胞代謝、炎癥信號傳導和能量代謝多個方面發揮作用 。 AD患者的精氨酸代謝改變 。 在糞便、血清和大腦數據集中 ， 與HC組相比 ， AD人源化ex-GF組的幾種精氨酸代謝物顯著更高 。