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肠道微生物群、衰老、现代生活方式和阿尔茨海默病之间的联系(四)

 阿尔茨海默病 2020-10-15

肠道微生物群与衰老

(接上)由于高龄是阿尔茨海默病的主要危险因素,与年龄相关的生理变化,包括微生物群的变化,可能在痴呆的发展中发挥一定的作用。在这方面,许多研究表明,肠道微生物群的组成随着年龄的增长而发生显著变化。

研究表明,肠道菌群组成中与年龄相关的总体变化包括兼性厌氧菌数量的增加、菌种优势度的变化,同时厌氧菌总数保持稳定。霍普金斯(Hopkins)和合著者观察到,与年轻人相比,老年人群中双歧杆菌和乳酸杆菌的水平较低。虽然成体含有4-5种双歧杆菌属,但在老年时仅发现该属的优势种之一:青春双歧杆菌,或表型相近的角双歧杆菌和长双歧杆菌。

老年人双歧杆菌的种类和数量组成减少的一个可能解释是,由于结肠粘膜的化学组成和结构的变化,双歧杆菌对肠壁的粘附性降低,导致肠内功能和免疫反应性受限以及对胃肠感染的易感性增加。

反过来,双歧杆菌和乳杆菌积极参与氨基丁酸(γ-氨基丁酸,GABA)的生产。GABA是人类和其他哺乳动物中枢神经系统中最重要的抑制性介质,参与大脑中的神经递质和代谢过程。已经证明,肠内氨基丁酸的水平与其在中枢神经系统中的水平相关。双歧杆菌和乳酸杆菌数量的减少导致与突触发生障碍、抑郁和认知障碍相关的脑功能障碍。

许多作者指出类杆菌菌种多样性随年龄而变化。Tongeren领导的一组科学家进行的研究中,拟杆菌/普雷沃氏菌、真细菌/球菌梭状芽孢杆菌和乳球菌在70至100岁人群的微生物群中占优势。在老年人的肠道微生物群中发现了蛋白水解细菌的生长,如梭杆菌属、丙酸杆菌属和梭状芽孢杆菌属,导致腐败过程的发展,尤其是在抗生素治疗后的患者中。蛋白水解活性增加的数据证实了这一点。此外,发现促炎性肠细菌、链球菌、葡萄球菌和酵母细胞的数量增加,这可能与针对共生(正常)肠微生物群落(如大肠杆菌和粪肠球菌)的血清抗体水平升高有关。

与阿尔茨海默病和肠道菌群相关的不健康营养


所谓的“西方饮食”(Western diet,WD),其特征是饱和脂肪和糖的高摄入,是现代生活方式的象征之一,并且是公认的AD发展的风险因素。例如,已经证明日本的阿尔茨海默病发病率从1985年的1%上升到2008年的7%,并且这种上升与从传统日本饮食到西方饮食的营养转变有关。

事实上,临床前实验已经证实,高脂肪饮食(HFD)可能改变肠道菌群,并导致痴呆的发展。这些研究表明,HFD通过诱导氧化应激和通过Nrf2信号通路的失活恶化神经元凋亡来促进认知障碍。Nam和合著者显示,HFD显著增加了淀粉样蛋白沉积,并降低了12个月大的APP23小鼠的认知能力。在本研究中,RNA-seq结果显示与免疫反应相关的基因,例如HFD小鼠中的Trem2和Tyrobp被上调,但是与神经元投射和突触传递相关的基因的表达降低。作者证明大脑中24种脂质亚种的水平受到HFD的显著调节。

反过来,最近对3xTg-AD小鼠的微生物群代谢组特征的研究表明,高脂肪喂养和神经退行性疾病的遗传易感性在肠道微生物组中有共同的。作者表明,HFD改变了结肠和盲肠中的细菌组成,并且与正常饮食喂养的动物相比,也导致了微生物丰度的降低。

在这项研究中,HFD小鼠在门水平上的厚壁菌门的丰度高于拟杆菌门,在科水平上的厚壁菌门的丰度高于拟杆菌门的丰度,在科水平上的厚壁菌门的丰度高于拟杆菌门的丰度。盲肠中也发现了高水平的梭菌和葡萄球菌。对血清和粪便代谢物的研究显示,在喂食高脂肪食物的3xTg-AD小鼠中,不饱和脂肪酸和胆碱缺乏,酮体、乳酸盐、氨基酸、TMA和TMAO过量。这些代谢变化与肠球菌科、葡萄球菌属、玫瑰茄属、粪杆菌属和多瑞菌属的高丰度以及低水平的双歧杆菌有关,这反过来又与认知障碍和脑低代谢有关。(未完待续)

新希望:辅助改善记忆,有望延缓AD进展


参考文献

Source:Frontiers

The Links Between the Gut Microbiome, Aging, Modern Lifestyle and Alzheimer's Disease

Reference:

The Links Between the Gut Microbiome, Aging, Modern Lifestyle and Alzheimer's Disease

Front. Cell. Infect. Microbiol., 18 March 2020 | https:///10.3389/fcimb.2020.00104

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