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脑肠轴:减轻ASD小鼠模型的社交障碍、重复和焦虑样行为的新型菌种

 脑声常谈 2022-09-02 发布于上海

微生物群-肠-脑轴功能异常将导致神经发育障碍,而益生菌菌株(如reuteri乳酸杆菌)可通过增强中枢催产素的产生和分泌挽救BTBR小鼠的社会行为缺陷。研究表明,在BTBR-ASD模型小鼠中,双歧杆菌和Blautia属(经黏液真杆菌属)的相对丰度显著降低。Blautia 作为毛螺菌科的一个属,因其对缓解炎症性疾病和代谢疾病的贡献以及对特定微生物的抗菌活性而备受关注,并被证明可以缓解炎症和代谢疾病,而ASD患者中又经常观察到炎症,因此,Blautia被确定为ASD的潜在治疗靶点。

2022年8月19日,爱尔兰科克大学爱尔兰 APC 微生物组研究所John F Cryan课题组在Brain, Behavior, and Immunit发文证明了Blautia stercoris菌——MRx0006可减轻ASD小鼠模型的社交障碍、重复和焦虑样行为

首先,课题组以BTBR模型鼠作为研究对象,通过行为学测试分析了MRx0006对BTBR小鼠ASD样行为的影响。三箱社交(3 Chamber Test -3CT)结果显示:BTBR鼠对无生命物体和对陌生鼠的探索时间没有差异,而MRx0006给药后则其对二者的探索时间具有明显差异;此外,课题组发现MRx0006给药显著增加了BTBR鼠对雌性鼠尿液的嗅闻时间,这些结果表明MRx0006改善了小鼠的社交障碍。进一步的行为学实验显示MRx0006减少了BTBR鼠的自我梳理次数和掩埋大理石的个数,并增加了其在旷场中央的停留时间,这些结果表明MRx0006可以缓解BTBR鼠的焦虑样症状

图1|行为学测试结果分析

为了找出MRx0006影响BTBR行为涉及的神经通路课题组研究了BTBR下丘脑神经肽激素——催产素和精氨酸加压素以及它们的同源受体表达水平课题组首先通过体外细胞实验发现MRx0006能够增加下丘脑细胞系中催产素和催产素受体的表达,随后的在体实验也显示MRx0006使得BTBR小鼠下丘脑中催产素和精氨酸加压素mRNA水平显著升高

图2| MRx0006治疗改变了BTBR鼠下丘脑神经肽表达水平

研究发现Alistipes对某些疾病有保护作用,并且与抑郁症有关;而自闭症谱系障碍患者的Alistipes减少然而,另一项针对不同形式的自闭症 PDD-NOS 的研究表明,儿童中存在大量Alistipes。在该研究中,课题组通过FDR校正后的线性模型分析研究了BTBR小鼠的盲肠微生物组分变化,并发现MRx0006给药后减少了Alistipes putredinis菌的丰度。此外,课题组对盲肠代谢物根据其作用的途径进行分组,并进一步研究了BTBRBTBR MRx0006鼠在此之间的差异,结果显示:MRx0006给药后BTBR小鼠中,色氨酸代谢物——4-吲哚甲醛含量显著减少;而作为抗氧化剂2,4-喹啉二醇的含量增加;多种碳水化合物和脂肪酸代谢物也有改变;另有几种未分类的代谢物减少。此外,MRx0006给药后也改变了几种氨基酸的浓度并下调了几种核酸代谢物水平

图3| MRx006改变了BTBR小鼠的肠道微生物和盲肠代谢物特征

总的来说,本文发现了Blautia属的单菌株活体治疗药物——Blautia stercoris MRx0006具有改善BTBR小鼠模型ASD行为症状社交障碍,刻板行为和焦虑的能力,并且这些治疗作用可能是由关键代谢物和神经肽水平的改变所介导的。该研究结果进一步证实了微生物群衍生疗法通过调节微生物群-肠-脑轴来改善心理健康的潜力,证明了临床环境中验证这种活生物治疗药物以改善ASD症状的研究必要必要性


文章来源

https:///10.1016/J.BBI.2022.08.007

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