發表時(shí)間(jiān): 2021-09-15 15:38:33
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阿爾茨海默病,奇點糕已經記不得(de)自己寫了多(duō)少(shǎo)回了。
它對患者本人(rén)、家(jiā)庭和(hé)社會(huì)的影(yǐng)響都是非常嚴峻的。而且随着全球老齡化加重,阿爾茨海默病的發病率還(hái)在不斷上(shàng)升,然而,目前針對其及其他神經退行(xíng)性疾病的治療非常有(yǒu)限。
如果不能有(yǒu)***藥治療,那(nà)麽,預防就變得(de)尤為(wèi)重要。
近期,由徐州醫(yī)科大(dà)學的于英華教授、鄭葵陽教授和(hé)黃旭楓教授領銜的研究團隊在Microbiome發表研究成果,首次提供了膳食纖維缺乏飲食導緻認知功能障礙的機制(zhì),并提出補充日常所需的膳食纖維可(kě)在一定程度上(shàng)延緩認知障礙
世界***權威醫(yī)學雜志(zhì)《柳葉刀》2020年刊登的報告指出:40%的癡呆症的病例可(kě)以通(tōng)過改變飲食等生(shēng)活習慣來(lái)預防[2]。
全球大(dà)多(duō)數(shù)成年人(rén)的膳食結構都存在一個(gè)現狀:膳食纖維攝入量嚴重不足。美國人(rén)均膳食纖維攝入量為(wèi)15克/天,英國為(wèi)13.6克/天,中國為(wèi)11克/天[3],均明(míng)顯低(dī)于世界衛生(shēng)組織(WHO)推薦的25-35克/天的纖維攝入量。
膳食纖維由複雜的碳水(shuǐ)化合物組成,既不消化也不吸收,而是在胃腸道(dào)發酵。膳食纖維對腸道(dào)微生(shēng)物群有(yǒu)巨大(dà)貢獻,會(huì)影(yǐng)響發酵***終産物短(duǎn)鏈脂肪酸(SCFAs)等水(shuǐ)平。
富含纖維的食物主要包括谷物、蔬菜、豆類、水(shuǐ)果、幹果、谷物麸皮和(hé)漿果
若腸道(dào)內(nèi)環境失衡,神經免疫穩态将受到破壞,誘發神經病理(lǐ)學改變。前期學者研究報道(dào),在結腸炎小(xiǎo)鼠模型中,小(xiǎo)鼠海馬區(qū)小(xiǎo)膠質細胞出現炎性M1極化,并伴随促炎細胞因子水(shuǐ)平的顯著增加[4]。
膳食纖維攝入過少(shǎo)是否與神經退行(xíng)性疾病存在聯系,尚不可(kě)知。
在這項研究中,研究人(rén)員給予小(xiǎo)鼠15周膳食纖維缺乏飲食(FD),發現FD小(xiǎo)鼠表現出明(míng)顯的認知障礙,表現為(wèi)對象定位記憶、時(shí)序記憶和(hé)日常生(shēng)活能力的下降。
FD小(xiǎo)鼠對象定位記憶能力降低(dī)
FD小(xiǎo)鼠時(shí)間(jiān)順序記憶能力減退
海馬的突觸可(kě)塑性對認知功能極為(wèi)重要[5],與行(xíng)為(wèi)學結果一緻,FD小(xiǎo)鼠海馬突觸超微結構出現明(míng)顯損傷,突觸間(jiān)隙增寬,突觸後密度變薄,并伴随突觸前和(hé)突觸後标記物水(shuǐ)平降低(dī)。
海馬蛋白質組學分析進一步發現FD小(xiǎo)鼠中參與維持神經可(kě)塑性和(hé)記憶的關鍵蛋白激酶:鈣/鈣調素依賴性蛋白激酶II d(CaMKIId)及其相關突觸蛋白(GAP43和(hé)SV2C)下調。
CaMKIId是膽堿能突觸和(hé)多(duō)巴胺能突觸通(tōng)路之間(jiān)的核心節點。由于齧齒動物對新物體(tǐ)識别的記憶存儲需要在海馬中持續表達的CaMKIId,CaMKIId及其在PPI網絡中的相關突觸蛋白的改變可(kě)能是導緻FD誘導的突觸損傷和(hé)認知障礙的重要原因。
FD小(xiǎo)鼠海馬降低(dī)的CaMKIId是膽堿能突觸和(hé)多(duō)巴胺能突觸通(tōng)路的核心節點
衆所周知,海馬小(xiǎo)膠質細胞可(kě)調節突觸的可(kě)塑性。通(tōng)過對小(xiǎo)鼠海馬區(qū)的免疫熒光染色,研究人(rén)員發現FD小(xiǎo)鼠的小(xiǎo)膠質細胞數(shù)量、大(dà)小(xiǎo)及活性增加,海馬區(qū)炎症因子、小(xiǎo)膠質細胞噬菌作(zuò)用明(míng)顯激活,伴随pCaMKII、pGSK3β蛋白水(shuǐ)平降低(dī),pTau水(shuǐ)平升高(gāo),提示FD小(xiǎo)鼠海馬小(xiǎo)膠質細胞M1極化(促炎性),并出現突觸吞噬。
腸道(dào)內(nèi)穩态對腦(nǎo)功能的維持非常重要,研究人(rén)員發現FD小(xiǎo)鼠結腸黏膜變薄,腸道(dào)菌群到上(shàng)皮細胞的距離縮短(duǎn),結腸通(tōng)透性增加,結腸和(hé)血液中的炎性因子均升高(gāo)。
FD小(xiǎo)鼠結腸黏膜厚度顯著降低(dī)
16S rRNA基因測序分析結果顯示FD和(hé)對照組之間(jiān)的腸道(dào)菌群β-多(duō)樣性存在明(míng)顯差異,表現為(wèi)拟杆菌門(mén)減少(shǎo),變形菌門(mén)增加。
通(tōng)過線性判别分析效應大(dà)小(xiǎo)(LEfSe),研究人(rén)員發現,拟杆菌門(mén)較低(dī)分類群細菌數(shù)量也有(yǒu)所減少(shǎo),包括拟杆菌綱、拟杆菌目、S24-7科和(hé)普雷沃菌屬,而變形菌較低(dī)分類群富集增多(duō),包括δ-變形菌綱,脫硫弧菌目和(hé)黃單胞菌目、脫藻弧菌科、黃單胞菌科、嗜膽菌屬和(hé)寡養單胞菌屬。改變的拟杆菌門(mén)和(hé)變形杆菌門(mén)微生(shēng)物群與小(xiǎo)鼠物體(tǐ)位置、時(shí)間(jiān)順序和(hé)築巢行(xíng)為(wèi)測試的認知指标顯著相關。
為(wèi)了研究FD誘導的腸道(dào)改變與認知改變的因果關系,研究人(rén)員分析了短(duǎn)期(7天)FD小(xiǎo)鼠的腸道(dào)微生(shēng)物、結腸參數(shù)以及認知行(xíng)為(wèi)的變化,發現短(duǎn)期的FD已經能降低(dī)小(xiǎo)鼠結腸拟杆菌門(mén)水(shuǐ)平,升高(gāo)變形菌門(mén)水(shuǐ)平,并破壞腸粘膜,但(dàn)沒有(yǒu)改變小(xiǎo)鼠的認知功能,表明(míng)FD誘導的腸道(dào)改變先于認知改變。
SCFAs是腸道(dào)菌群在膳食纖維發酵過程中産生(shēng)的重要代謝産物[6],研究人(rén)員發現FD小(xiǎo)鼠乙酸、丙酸和(hé)丁酸的濃度明(míng)顯降低(dī)。通(tōng)過使用SCFA受體(tǐ)敲除GPR41−/−和(hé) GPR43−/−小(xiǎo)鼠,他們發現該小(xiǎo)鼠腸道(dào)黏膜的連接蛋白水(shuǐ)平均降低(dī),并出現認知功能受損、突觸相關蛋白水(shuǐ)平降低(dī),證實缺失膳食纖維誘導的SCFAs減少(shǎo)和(hé)SCFA受體(tǐ)失活,可(kě)能是腸功能障礙和(hé)認知功能障礙之間(jiān)的重要環節。
SCFA受體(tǐ)敲除小(xiǎo)鼠GPR41−/−和(hé) GPR43−/−小(xiǎo)鼠出現認知功能障礙
為(wèi)了确定SCFAs水(shuǐ)平的降低(dī)是否與纖維缺乏後腸-腦(nǎo)軸的改變有(yǒu)關,研究人(rén)員對FD小(xiǎo)鼠額外補充15周SCFAs (FDS),發現補充SCFAs可(kě)改善FD小(xiǎo)鼠的認知功能,減少(shǎo)突觸蛋白丢失,抑制(zhì)小(xiǎo)膠質細胞激活及吞噬突觸,并可(kě)部分恢複FD小(xiǎo)鼠腸道(dào)內(nèi)穩态,防止膳食纖維缺乏飲食引起的腸-腦(nǎo)軸功能障礙。
總的來(lái)說,這項研究在慢性缺乏膳食纖維的小(xiǎo)鼠模型中發現了顯著認知能力下降,其關鍵機制(zhì)在于腸道(dào)-海馬軸改變。
這提醒我們在以後的日常生(shēng)活中,可(kě)增加日常膳食纖維攝入量,或許在一定程度上(shàng)減少(shǎo)認知能力下降和(hé)神經退行(xíng)性病變的發生(shēng)風險。
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它對患者本人(rén)、家(jiā)庭和(hé)社會(huì)的影(yǐng)響都是非常嚴峻的。而且随着全球老齡化加重,阿爾茨海默病的發病率還(hái)在不斷上(shàng)升,然而,目前針對其及其他神經退行(xíng)性疾病的治療非常有(yǒu)限。
如果不能有(yǒu)***藥治療,那(nà)麽,預防就變得(de)尤為(wèi)重要。
近期,由徐州醫(yī)科大(dà)學的于英華教授、鄭葵陽教授和(hé)黃旭楓教授領銜的研究團隊在Microbiome發表研究成果,首次提供了膳食纖維缺乏飲食導緻認知功能障礙的機制(zhì),并提出補充日常所需的膳食纖維可(kě)在一定程度上(shàng)延緩認知障礙
世界***權威醫(yī)學雜志(zhì)《柳葉刀》2020年刊登的報告指出:40%的癡呆症的病例可(kě)以通(tōng)過改變飲食等生(shēng)活習慣來(lái)預防[2]。
全球大(dà)多(duō)數(shù)成年人(rén)的膳食結構都存在一個(gè)現狀:膳食纖維攝入量嚴重不足。美國人(rén)均膳食纖維攝入量為(wèi)15克/天,英國為(wèi)13.6克/天,中國為(wèi)11克/天[3],均明(míng)顯低(dī)于世界衛生(shēng)組織(WHO)推薦的25-35克/天的纖維攝入量。
膳食纖維由複雜的碳水(shuǐ)化合物組成,既不消化也不吸收,而是在胃腸道(dào)發酵。膳食纖維對腸道(dào)微生(shēng)物群有(yǒu)巨大(dà)貢獻,會(huì)影(yǐng)響發酵***終産物短(duǎn)鏈脂肪酸(SCFAs)等水(shuǐ)平。
富含纖維的食物主要包括谷物、蔬菜、豆類、水(shuǐ)果、幹果、谷物麸皮和(hé)漿果
若腸道(dào)內(nèi)環境失衡,神經免疫穩态将受到破壞,誘發神經病理(lǐ)學改變。前期學者研究報道(dào),在結腸炎小(xiǎo)鼠模型中,小(xiǎo)鼠海馬區(qū)小(xiǎo)膠質細胞出現炎性M1極化,并伴随促炎細胞因子水(shuǐ)平的顯著增加[4]。
膳食纖維攝入過少(shǎo)是否與神經退行(xíng)性疾病存在聯系,尚不可(kě)知。
在這項研究中,研究人(rén)員給予小(xiǎo)鼠15周膳食纖維缺乏飲食(FD),發現FD小(xiǎo)鼠表現出明(míng)顯的認知障礙,表現為(wèi)對象定位記憶、時(shí)序記憶和(hé)日常生(shēng)活能力的下降。
FD小(xiǎo)鼠對象定位記憶能力降低(dī)
FD小(xiǎo)鼠時(shí)間(jiān)順序記憶能力減退
海馬的突觸可(kě)塑性對認知功能極為(wèi)重要[5],與行(xíng)為(wèi)學結果一緻,FD小(xiǎo)鼠海馬突觸超微結構出現明(míng)顯損傷,突觸間(jiān)隙增寬,突觸後密度變薄,并伴随突觸前和(hé)突觸後标記物水(shuǐ)平降低(dī)。
海馬蛋白質組學分析進一步發現FD小(xiǎo)鼠中參與維持神經可(kě)塑性和(hé)記憶的關鍵蛋白激酶:鈣/鈣調素依賴性蛋白激酶II d(CaMKIId)及其相關突觸蛋白(GAP43和(hé)SV2C)下調。
CaMKIId是膽堿能突觸和(hé)多(duō)巴胺能突觸通(tōng)路之間(jiān)的核心節點。由于齧齒動物對新物體(tǐ)識别的記憶存儲需要在海馬中持續表達的CaMKIId,CaMKIId及其在PPI網絡中的相關突觸蛋白的改變可(kě)能是導緻FD誘導的突觸損傷和(hé)認知障礙的重要原因。
FD小(xiǎo)鼠海馬降低(dī)的CaMKIId是膽堿能突觸和(hé)多(duō)巴胺能突觸通(tōng)路的核心節點
衆所周知,海馬小(xiǎo)膠質細胞可(kě)調節突觸的可(kě)塑性。通(tōng)過對小(xiǎo)鼠海馬區(qū)的免疫熒光染色,研究人(rén)員發現FD小(xiǎo)鼠的小(xiǎo)膠質細胞數(shù)量、大(dà)小(xiǎo)及活性增加,海馬區(qū)炎症因子、小(xiǎo)膠質細胞噬菌作(zuò)用明(míng)顯激活,伴随pCaMKII、pGSK3β蛋白水(shuǐ)平降低(dī),pTau水(shuǐ)平升高(gāo),提示FD小(xiǎo)鼠海馬小(xiǎo)膠質細胞M1極化(促炎性),并出現突觸吞噬。
腸道(dào)內(nèi)穩态對腦(nǎo)功能的維持非常重要,研究人(rén)員發現FD小(xiǎo)鼠結腸黏膜變薄,腸道(dào)菌群到上(shàng)皮細胞的距離縮短(duǎn),結腸通(tōng)透性增加,結腸和(hé)血液中的炎性因子均升高(gāo)。
FD小(xiǎo)鼠結腸黏膜厚度顯著降低(dī)
16S rRNA基因測序分析結果顯示FD和(hé)對照組之間(jiān)的腸道(dào)菌群β-多(duō)樣性存在明(míng)顯差異,表現為(wèi)拟杆菌門(mén)減少(shǎo),變形菌門(mén)增加。
通(tōng)過線性判别分析效應大(dà)小(xiǎo)(LEfSe),研究人(rén)員發現,拟杆菌門(mén)較低(dī)分類群細菌數(shù)量也有(yǒu)所減少(shǎo),包括拟杆菌綱、拟杆菌目、S24-7科和(hé)普雷沃菌屬,而變形菌較低(dī)分類群富集增多(duō),包括δ-變形菌綱,脫硫弧菌目和(hé)黃單胞菌目、脫藻弧菌科、黃單胞菌科、嗜膽菌屬和(hé)寡養單胞菌屬。改變的拟杆菌門(mén)和(hé)變形杆菌門(mén)微生(shēng)物群與小(xiǎo)鼠物體(tǐ)位置、時(shí)間(jiān)順序和(hé)築巢行(xíng)為(wèi)測試的認知指标顯著相關。
為(wèi)了研究FD誘導的腸道(dào)改變與認知改變的因果關系,研究人(rén)員分析了短(duǎn)期(7天)FD小(xiǎo)鼠的腸道(dào)微生(shēng)物、結腸參數(shù)以及認知行(xíng)為(wèi)的變化,發現短(duǎn)期的FD已經能降低(dī)小(xiǎo)鼠結腸拟杆菌門(mén)水(shuǐ)平,升高(gāo)變形菌門(mén)水(shuǐ)平,并破壞腸粘膜,但(dàn)沒有(yǒu)改變小(xiǎo)鼠的認知功能,表明(míng)FD誘導的腸道(dào)改變先于認知改變。
SCFAs是腸道(dào)菌群在膳食纖維發酵過程中産生(shēng)的重要代謝産物[6],研究人(rén)員發現FD小(xiǎo)鼠乙酸、丙酸和(hé)丁酸的濃度明(míng)顯降低(dī)。通(tōng)過使用SCFA受體(tǐ)敲除GPR41−/−和(hé) GPR43−/−小(xiǎo)鼠,他們發現該小(xiǎo)鼠腸道(dào)黏膜的連接蛋白水(shuǐ)平均降低(dī),并出現認知功能受損、突觸相關蛋白水(shuǐ)平降低(dī),證實缺失膳食纖維誘導的SCFAs減少(shǎo)和(hé)SCFA受體(tǐ)失活,可(kě)能是腸功能障礙和(hé)認知功能障礙之間(jiān)的重要環節。
SCFA受體(tǐ)敲除小(xiǎo)鼠GPR41−/−和(hé) GPR43−/−小(xiǎo)鼠出現認知功能障礙
為(wèi)了确定SCFAs水(shuǐ)平的降低(dī)是否與纖維缺乏後腸-腦(nǎo)軸的改變有(yǒu)關,研究人(rén)員對FD小(xiǎo)鼠額外補充15周SCFAs (FDS),發現補充SCFAs可(kě)改善FD小(xiǎo)鼠的認知功能,減少(shǎo)突觸蛋白丢失,抑制(zhì)小(xiǎo)膠質細胞激活及吞噬突觸,并可(kě)部分恢複FD小(xiǎo)鼠腸道(dào)內(nèi)穩态,防止膳食纖維缺乏飲食引起的腸-腦(nǎo)軸功能障礙。
總的來(lái)說,這項研究在慢性缺乏膳食纖維的小(xiǎo)鼠模型中發現了顯著認知能力下降,其關鍵機制(zhì)在于腸道(dào)-海馬軸改變。
這提醒我們在以後的日常生(shēng)活中,可(kě)增加日常膳食纖維攝入量,或許在一定程度上(shàng)減少(shǎo)認知能力下降和(hé)神經退行(xíng)性病變的發生(shēng)風險。