肠道菌群通过SCFAs/GPCRs免疫途径对小鼠帕金森模型神经保护的机制研究

A growing number of studies have reported that gut dysbacteriosis is associated with the onset of Parkinson's disease (PD). The dysbacteriosis, motor dysfunction, decrease of neurotransmitter, loss of dopaminergic neurons could be greatly improved by fecal bacteria transplantation (FMT) technique in our previous study. Short chain fatty acids (SCFAs) is the major metabolite of gut microbiota, which plays an important role in regulating immune response. In our previous work, It was intersting that abnormally elevated content of SCFAs in PD mice was significantly reduced after FMT treatment. Besides, Combination with G protein-coupled receptors (GPCRs) is the major way that mediates the immune regulation effect of SCFAs in host. Therefore, we hypothesized that gut microbiota influence MPTP-induced Parkinson's disease model mice through SCFAs/GPCRs related immune pathway. Gene defective animal models will be applied to verify whether SCFAs can improve PD by combining GPRCs with immune regulation. This project will reveal possible mechanisms of FMT improve PD symptoms by immune pathway.

越来越多的研究报道肠道菌群失衡与帕金森病（PD）的发病相关。利用粪菌移植（FMT）技术能够纠正PD的肠道菌群失衡，改善PD运动功能障碍和脑内神经递质减少、多巴胺能神经元缺失现象。短链脂肪酸是肠道菌群的主要代谢物，对机体免疫应答具有极其重要的调节作用。我们前期研究发现，PD小鼠体内SCFAs含量异常升高，而FMT治疗后均明显降低。研究表明，G蛋白偶联受体激活是SCFAs影响机体免疫应答的主要作用方式。基于上述，我们提出假设：肠道菌群通过细菌代谢物调控机体免疫应答进而改善小鼠PD症状，而这一调控作用可能是通过SCFAs/GPCRs通路的活性与功能变化介导的。我们利用基因敲除动物模型，将验证SCFAs是否通过结合GPRs发挥免疫调节作用进而改善PD症状。该研究结果将揭示FMT如何通过免疫途径影响机体免疫应答进而改善PD症状的作用机制。

越来越多的研究报道肠道菌群失衡与帕金森病（PD）的发病相关。利用粪菌移植（FMT）技术能够纠正PD的肠道菌群失衡，改善PD运动功能障碍和脑内神经递质减少、多巴胺能神经元缺失现象。短链脂肪酸是肠道菌群的主要代谢物，对机体免疫应答具有极其重要的调节作用。我们前期研究发现，PD小鼠体短链脂肪酸（SCFAs）含量异常升高，而FMT治疗后均明显降低。基于上述，我们开展并完成了以下四部分工作：（1）丁酸钠（NaB）对PD模型小鼠的作用及机制研究：NaB显著加重PD模型小鼠的行为学障碍，降低多巴胺和血清素含量，加剧多巴胺能神经元丢失，下调酪氨酸羟化酶的表达，增强神经炎症，但不影响纹状体和结肠中NFκB、MyD88和TNF-α的表达。提示NaB以NFκB/MyD88/TNF-α非依赖性加重神经炎症和结肠炎症进而恶化PD。（2）NaB对肠内分泌细胞α-synuclein的表达影响及机制探究：NaB促进STC-1中α-synuclein mRNA水平的表达，增强Atg5介导的自噬。使用抑制剂（巴弗洛霉素A1）或siAtg5靶向抑制自噬后，α-synuclein mRNA的表达减少。NaB还显著抑制PI3K/Akt/mTOR通路，促进细胞凋亡。提示NaB以Atg5依赖和PI3K/Akt/mTOR相关自噬途径促进α-synuclein降解。（3）短链脂肪酸对肠内分泌细胞炎症的影响及机制探究：体内外研究结果提示SCFAs通过抑制HDAC8和HDAC9途径参与促进PD模型小鼠中的肠道炎症。（4）老年菌群在帕金森病疾病进展中的作用及其机制探究：与移植青年菌群的PD小鼠相比，移植老年菌群的PD小鼠运动功能恢复，神经递质、多巴胺能神经元和酪氨酸氢化酶水平均增加，粪便SCFAs水平下降且肠道菌群发生变化，但神经炎症和肠道炎症均无明显变化。此外，海马区域Ki67+和DCX+神经元数量明显增加。提示老年菌群可能是通过增加神经再生而不是抑制炎症的通路改善MPTP诱导的PD症状。上述研究为进一步明确PD发病机制和开发治疗PD的新方案极具意义。