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cf一键领取小苹果安卓肠道菌群通过海马NLRP3介导的神经炎症调节慢性酒精暴露诱导的抑郁样行为

来源:CF装备助手|发布时间:2022-10-30 08:27:45|浏览次数:6

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原标题:肠道菌群通过海马NLRP3介导的神经炎症调节慢性酒精暴露诱导的抑郁样行为

酒精依赖(CEE) 会造成神经炎症,增加患抑郁症的风险,但其潜在机制尚未明确。已有研究证明精神障碍与酒精暴露及肠道菌群的改变相关, 而CEE引起的抑郁样症状可以通过益生菌及粪菌移植(FMT)缓解。本研究证明肠道菌群可以同时调节海马中NLRP3介导的神经炎症及CEE诱导的抑郁样行为,这为寻找CEE相关的精神类疾病的治疗方法提供了参考。

益生菌可以缓解CEE引起的抑郁样症状、肠道菌群紊乱及海马的神经元损伤

90天的酒精暴露后,酒精组(Et group)小鼠出现低增长率、低液体摄入量、旷场(OFT)中央区及高架十字迷宫(EPM)开放臂停留时间降低、强迫游泳实验(FST)悬浮不动时间增加的抑郁样、焦虑样行为增加及血清中皮质酮含量增加的应激水平上升的现象。以上表现在益生菌干预组(Pb group)与正常组(Con group)中显著缓解。基因测序显示了各组中肠道菌群的差异, ß-多样性相关的主坐标分析(PCoA)显示Con小鼠和Et小鼠分别聚类,α-多样性相关的主坐标分析(PCoA)显示Et小鼠的多样性和丰富度降低。且Et小鼠出现肠道菌群失衡、肠道结构萎缩、肠通透性增加及血清脂多糖(LPS)和IL-1ß水平增加等菌群紊乱和炎症反应,益生菌可以对此起到部分缓解作用。另外,通过Western blotting (WB)和Nissl染色发现:Et组突触蛋白表达较降低、Nissl小体减少,分层不清,排列不规则、松散,提示CEE诱导海马神经元损伤,而益生菌能有效保护海马神经元免受CEE诱导的损伤

Fig1 益生菌可缓解CEE诱导的抑郁样行为和肠道菌群失调

CEE小鼠的FMT可诱导正常小鼠抑郁样行为及海马神经炎症

为了排除酒精对大脑和肠道的直接影响,研究人员将Con组和Et组小鼠的肠道菌群移植到健康受体小鼠中。行为学检测显示:与接受对照组FMT的小鼠相比,接受CEE的FMT小鼠在OFT中央区和EPM开放臂的停留时间更短,FST悬浮不动时间增加,糖水偏好指数降低,血清皮质醇升高,表明小鼠出现了焦虑样和抑郁样行为和高应激水平。经膈下迷走神经切断术(SDV)后,FMT诱导的小鼠焦虑样行为得到缓解。

基因测序显示各组间肠道菌群的组成和生物标志物存在显著差异。CEE小鼠的FMT明显降低了肠道菌群的多样性和丰富度且增加了肠屏障通透性和血清炎症因子水平,并降低了海马区突触蛋白和神经营养蛋白的表达,海马区CA1区神经元和较短的神经元轴突丢失。这些结果表明,海马神经元损伤也随肠道菌群转移到受体小鼠

为了进一步检测海马区探讨神经元损伤的可能原因。对海马小胶质细胞和NLRP3炎症小体进行了观察,结果显示:小胶质细胞的数量和细胞体大小增加,而细胞复杂性和总长度减少, NF-KB、NLRP3和ASC表达增加并出现显著的免疫反应。以上结果表明,肠道菌群调节CEE诱导的抑郁样行为,而NLRP3介导的神经炎症可能在这一过程中发挥重要作用

Fig 2 CEE暴露小鼠的FMT诱导受体小鼠抑郁样行为和海马神经炎症

下调海马NLRP3表达可减轻CEE诱导的抑郁样行为和神经元损伤

为了阐明肠道菌群调节CEE诱导的抑郁样行为的具体机制,研究人员通过转染AAV下调了海马NLRP3的表达。结果显示:转染Con-shRNA而非NLRP3-shRNA的小鼠在CEE后会出现小鼠的缓慢增长及焦虑样和抑郁样行为、海马神经元损伤。这些结果表明,海马NLRP3对CEE诱导的抑郁样行为发挥重要作用

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基因测序显示,海马NLRP3的下调对液体消耗、肠道屏障和肠道菌群的多样性未产生显著影响,但改变了一些OTUs的丰度。对炎症因子的检测结果显示:CEE诱导血清中LPS和各种炎症细胞因子(IL-1β、TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-4和IL-12p7)的升高,但下调海马NLRP3的表达未产生明显效应。以上结果显示:炎症因子是外源性而不是海马NLRP3炎性激活的结果。

Fig 3 海马中NLRP3在CEE小鼠中的效应

海马NLRP3下调小鼠的FMT诱导受体小鼠出现抑郁样行为和全身炎症

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海马NLRP3下调的Con小鼠及CEE小鼠的肠道菌群被移植到健康受体小鼠(F-con及F-Et)中进行进一步研究。与供体小鼠一致,两组受体小鼠在肠道菌群组成(OTUs多样性和丰富度降低,丰度不同,肠屏障结构和功能(肠通透性和回肠组织紧密连接蛋白表达)、血清LPS和炎症细胞因子等方面存在显著差异。F-Et小鼠出现NLRP3炎症小体的激活(NLRP3、Caspase-1、ASC、IL-18和NF-KB的表达增加),神经炎症(小胶质细胞和星形胶质细胞的激活)和海马区神经元损伤(神经元数量减少,突触蛋白和神经营养蛋白表达减少)。即虽然CEE暴露小鼠海马NLRP3下调,但其肠道菌群仍然会使其供体小鼠出现抑郁样行为以及神经炎症。这些结果进一步证实了海马NLRP3对于调节CEE诱导的抑郁行为的肠道菌群至关重要,并且肠道菌群是外周炎症细胞因子的来源

Fig4 CEE暴露后海马NLRP3下调小鼠的FMT诱导受体小鼠抑郁样行为

LPS和炎症因子介导肠道菌群和抑郁样行为的联系

炎症因子是海马炎性小体激活的诱发因素。为了确认肠道菌群是否通过外周炎症因子激活海马NLRP3炎症小体,并进一步炎症因子的种类。对接受NLRP3- shRNA组FMTs的小鼠进行分析。研究结果显示:厚壁菌门、放线菌门等丰度升高,拟杆菌门、拟杆菌纲、拟杆菌属、S24-7和粪拟杆菌丰度降低的小鼠出现抑郁样行为的风险增加,LPS、IL-1β、TNF-α、IFN-γ和IL-12p70介导了这一效应。

Fig5 CEE暴露后海马NLRP3下调小鼠的FMT会诱导受体小鼠系统炎症

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