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文章背景簡(jiǎn)介

BACKGROUND INTRODUCTION

阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）是一種進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語(yǔ)、失用、失認(rèn)、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現(xiàn)為特征。已有研究表明，AD主要病理特征是老年斑（由β－淀粉樣蛋白累積造成）、神經(jīng)元纖維纏結(jié)（由Tau蛋白過度磷酸化造成）、神經(jīng)元變性丟失。2018年全球有近5000萬(wàn)AD患者，平均每3秒增加一個(gè)病例，預(yù)計(jì)到2050年將增加至1．52億人。

目前被FDA批準(zhǔn)的藥物有乙酰膽堿酯酶抑制劑（他克林、利斯的明、加蘭他敏、石杉?jí)A甲和多奈哌齊）和NMDA受體拮抗劑（美金剛），但這些藥物沒有明顯延遲或阻止疾病的進(jìn)展。AD是與遺傳、高齡、免疫功能異常、感染、內(nèi)分泌、能量代謝障礙、環(huán)境等相關(guān)的一種多病因疾病，因此AD領(lǐng)域藥物研發(fā)的難度很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于所有進(jìn)入臨床的藥物，最終有12％會(huì)被FDA批準(zhǔn)。菌群－腸－腦軸參與阿爾茲海默癥等神經(jīng)退行性疾病發(fā)生的研究正在成為業(yè)界高度關(guān)注的熱點(diǎn)話題，有研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群可產(chǎn)生脂多糖、短鏈脂肪酸、次級(jí)膽汁酸等代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)免疫信號(hào)，影響神經(jīng)炎癥來(lái)干預(yù)阿爾茨海默癥的發(fā)展。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的免疫細(xì)胞，受外界刺激后可引起神經(jīng)炎癥，干預(yù)腸道菌群會(huì)影響小膠質(zhì)細(xì)胞的成熟與功能，可有效抑制神經(jīng)炎癥，腸道菌群與宿主免疫系統(tǒng)之間存在動(dòng)態(tài)相互作用，腸道菌群失調(diào)可危害宿主免疫反應(yīng)并促進(jìn)其發(fā)展。綜上，由菌群、小膠質(zhì)細(xì)胞組成的菌群－神經(jīng)免疫通路，可能是腦腸軸互作的重要環(huán)節(jié)，相關(guān)機(jī)制值得進(jìn)一步研究。

甘露寡糖二酸（GV－971）是從海藻中提取的海洋寡糖類分子，是在褐藻寡糖的基礎(chǔ)上經(jīng)過進(jìn)一步化學(xué)修飾得到。甘露寡糖二酸是由中國(guó)海洋大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所共同研發(fā)，后來(lái)授權(quán)給上海綠谷制藥有限公司，不同于傳統(tǒng)靶向抗體藥物，GV－971已被發(fā)現(xiàn)能夠多位點(diǎn)、多片段、多狀態(tài)地捕獲β淀粉樣蛋白（Aβ），抑制Aβ纖絲形成，使已形成的纖絲解聚為無(wú)毒單體。甘露寡糖二酸還通過調(diào)節(jié)腸道菌群失衡、重塑機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而降低腦內(nèi)神經(jīng)炎癥，阻止阿爾茨海默癥病程進(jìn)展。

2019年，中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所耿美玉課題組聯(lián)合上海綠谷制藥有限公司等研究團(tuán)隊(duì)在《Cell Research》雜志（IF 2018＝17．848；生物1區(qū)）發(fā)表了題為“Sodium oligomannate therapeutically remodels gut microbiota and suppresses gut bacterial amino acids－shaped neuroinflammation to inhibit Alzheimer’s disease progression”的文章。

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所用到的主要方法

METHODS

1．小鼠實(shí)驗(yàn)（給藥、灌胃、腦／腹腔注射）

2．小鼠行為測(cè)試（Morris水迷宮、Y迷宮實(shí)驗(yàn)、Cognition Wall實(shí)驗(yàn)）

3．糞便樣品DNA提取，PCR擴(kuò)增、測(cè)序、Q－PCR

4．小鼠糞便上清中誘導(dǎo)初始CD4 ＋ T細(xì)胞向TH1／TH2細(xì)胞的體外分化

5．液相色譜－質(zhì)譜（LC／MS）、超高效液相色譜－電噴霧離子化串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC－ESI－MS－MS）

6．免疫組化

7．苯丙氨酸和異亮氨酸誘導(dǎo)的體外分化、增殖

8．流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)

9．生物信息學(xué)分析

10．臨床實(shí)驗(yàn)

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文章主要內(nèi)容摘要

ABSTRACT

近年來(lái)，人們對(duì)腸道菌群的認(rèn)知逐漸加深，大量的研究表明腸道菌群失調(diào)與阿爾茨海默�。ˋD）有著密切的關(guān)系，但腸道菌群在AD發(fā)病機(jī)制中的作用仍模糊不清。本文中，作者研究了腸道微生物群失調(diào)與AD進(jìn)展中神經(jīng)炎癥之間的潛在機(jī)制聯(lián)系。

主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：（1）作者通過使用5XFAD轉(zhuǎn)基因小鼠（Tg）模型，發(fā)現(xiàn)AD進(jìn)展過程中，Tg小鼠腸道菌群變化和腦內(nèi)外周免疫細(xì)胞呈浸潤(rùn)狀態(tài)以及神經(jīng)炎癥相關(guān)；（2）作者通過抗生素處理Tg小鼠、同窩共飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)從正反兩面證明腸道菌群的改變促使AD進(jìn)程中的外周免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和神經(jīng)炎癥的激活；（3）作者證明其研發(fā)的寡糖類新藥GV－971可通過重塑腸道菌群改善Tg小鼠的認(rèn)知功能障礙和減輕神經(jīng)炎癥；（4）作者又通過非靶向代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)GV－971可通過調(diào)節(jié)氨基酸代謝通路（苯丙氨酸）抑制神經(jīng)炎癥；（5）為進(jìn)一步驗(yàn)證上述小鼠模型上的研究結(jié)果，作者進(jìn)行臨床試驗(yàn)來(lái)比較MCI（輕度認(rèn)知障礙AD患者）和對(duì)應(yīng)年齡段的健康人血液中免疫細(xì)胞、氨基酸等含量的差別，三期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)GV－971可抑制腸道菌群失調(diào)和相關(guān)苯丙氨酸／異亮氨酸積累，減輕神經(jīng)炎癥并逆轉(zhuǎn)認(rèn)知障礙。綜上所述，本文揭示了腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致的神經(jīng)炎癥在AD進(jìn)展中的作用，并提出了GV－971通過重塑腸道菌群平衡進(jìn)行AD治療的新策略。該研究為全世界AD治療提供了全新的研究視角，并很可能會(huì)填補(bǔ)AD治療領(lǐng)域內(nèi)全世界17年沒有新藥上市的空白。

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腸道菌群可控制中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞