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目的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),是以进行性认知和记忆能力减退等症状为主要临床表现的神经退行性疾病。AD是由脑内β-淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)产生和降解失衡,导致Aβ在脑内沉积,具有神经毒性的Aβ聚集、氧化应激等导致神经元死亡,从而引起脑内一系列病理改变。有证据显示与人类共存的微生物对宿主健康的影响十分显著。它们不但在消化、营养、生长、免疫、炎症等方面发挥重要作用,而且与很多疾病的发生密切相关,最近研究表明肠道菌群的改变会影响大脑的功能,与许多中枢神经系统(central nervous system,CNS)疾病的发生有着密切的关联。有学者提出肠道菌群-肠-脑轴的观点,认为肠道菌群平衡破坏后,会影响肠道粘膜上皮,从而损伤肠道的屏障功能,产生的一系列炎性因子会因此进入脑组织,进一步对大脑产生一系列的病理生理影响,从而产生疾病。中药和中药复方在胃肠道能和菌群之间产生广泛而复杂的相互作用。安石榴苷(Punicalagin,Pun)是我国传统中药材石榴皮中一种特异的元素,具有很多药理活性,其中抗炎抑菌是安石榴苷重要药理作用之一。目前关于安石榴苷与AD之间关系的研究较少,本课研究旨在“肠-脑”轴调节的基础上,以安石榴苷为试验药物,以肠道菌群为切入点,探索安石榴苷对AD小鼠认知功能的影响及其可能的作用机制。方法48只APP/PSN AD小鼠分成4组,分别用以下方式进行灌胃,PBS液(Model组)、低剂量安石榴苷(12.5mg每公斤体重,Pun-L组)、中剂量安石榴苷(25mg每公斤体重,Pun-M组)、高剂量安石榴苷(50mg每公斤体重,Pun-H组)。12只C57b L/6小鼠灌胃PBS液做对照组(Normal组)。连续灌胃45天。对每组小鼠分别行水迷宫空间探索和定位巡航试验,以判断小鼠的认知功能。取小鼠肠内容物、肠组织及大脑组织。肠内容物交由华大基因进行16s DNA测序,并进行生物信息学分析。Q-PCR实验检测小鼠肠壁组织中炎症介质(IL-6、TNF-α、NLr P-3、Nod-2)m RNA的表达情况。免疫组化法检测小鼠肠上皮ZO-1和Occludin蛋白的表达及检测小鼠海马CA1区Aβ42和tau蛋白的表达。Western Blot实验检测小鼠脑组织中Aβ的表达。结果(1)安石榴苷对AD小鼠认知功能的影响随着学习的进行,5组小鼠的逃避潜伏期均成缩短的趋势。相较于正常对照组(Normal组),模型组(Model组)小鼠的逃避潜伏期明显延长(P<0.01)。与Model组小鼠相比,安石榴苷治疗组的AD小鼠,逃避潜伏期均降低,其中安石榴苷高剂量组(Pun-H组)小鼠显著低于安石榴苷低剂量组(Pun-L组)(P<0.01),且随着灌胃剂量的增高,小鼠每天的逃避潜伏期成缩短的趋势。撤掉平台后,随着实验次数的增加,5组小鼠在目标象限逗留的时间均成增高的趋势。其中Model组与Normal组具有显著差异(P<0.01)。与Model组小鼠相比,安石榴苷治疗组的AD小鼠在目标象限的逗留时间均延长。且在目标象限逗留的时间与安石榴苷用药量之间具有剂量依赖性(P<0.01)。由此我们可以得出,安石榴苷可以改善AD小鼠的空间认知功能,剂量愈高,改善的效果愈显著。(2)安石榴苷对AD小鼠肠道菌群的影响Normal组和Model组肠道菌群构成差异较大,而安石榴苷灌胃组与Model组肠道菌群构成存在一定差异,其中拟杆菌门、厚壁菌门以及疣微菌门中的艾克曼菌属差异较大。从整体范围内可看出,AD小鼠的肠道菌群组成与正常小鼠间存在明显差异,但灌胃安石榴苷后,肠道菌群有所改变,其中Pun-M组与Normal组间的整体差异最小。(3)安石榴苷对AD小鼠肠壁组织中相关炎症介质基因表达的影响与Normal组小鼠相比,Model组促炎因子IL-6、TNF-α、NLr P-3、Nod-2基因的m RNA水平表达明显升高(P<0.01)。安石榴苷治疗组小鼠肠道促炎因子的m RNA水平表达明显降低(P<0.01),随着灌胃剂量的增加,其表达水平呈现明显降低趋势(P<0.01)。其中Pun-H组小鼠的相关基因的表达水平甚至低于Normal小鼠(P<0.01)。(4)安石榴苷对AD小鼠小肠肠壁屏障蛋白表达的影响正常小鼠ZO-1和occludin蛋白沿小鼠小肠黏膜上皮细胞膜顶端呈整齐线状分布,棕褐色信号较强。而模型组阳性染色明显减弱,ZO-1和occludin蛋白表达紊乱,呈非连续性分布。灌胃安石榴苷后,两者表达明显上调,且灌胃剂量越高,表达越强,分布越连续。提示安石榴苷能上调小鼠小肠壁上皮紧密连接蛋白ZO-1和occludin的表达,其中高剂量组与正常组表达基本一致。(5)安石榴苷对AD小鼠海马CA1区Aβ42和tau表达的影响正常小鼠海马CA1区可见大量正常神经细胞,胞浆内几乎没有Aβ42和tau蛋白的沉积。AD模型小鼠海马CA1区神经细胞内可见大量Aβ42和tau蛋白。灌胃安石榴苷后,两者明显减少,且安石榴苷中剂量、高剂量组AD小鼠的海马CA1区接近正常小鼠。(6)安石榴苷对AD小鼠大脑组织Aβ淀粉样蛋白蓄积的影响Normal小鼠的Aβ蛋白的表达最少,Model组的Aβ蛋白的表达最多。安石榴苷治疗组小鼠的Aβ蛋白的表达明显下降,且Aβ蛋白的表达与安石榴苷用药量之间具有剂量依赖性。结论安石榴苷可以显著提高AD小鼠的认知功能,可以有效调节AD小鼠的肠道菌群的构成。安石榴苷可减轻AD小鼠肠道的炎症反应,可以改善肠道屏障功能。安石榴苷可降低AD小鼠海马区Aβ42和tau蛋白的表达,减轻AD小鼠脑内Aβ蛋白的表达,且Aβ蛋白的表达与安石榴苷用药量之间具有剂量依赖性。