Захисна дія Akkermansia muciniphila на когнітивні дефіцити та амілоїдну патологію у
Предмети
Анотація
Об’єктивна
Хвороба Альцгеймера (АД) є глобальною проблемою здоров’я без ефективних методів полегшення прогресування захворювання. Амілоїдний β-білок (Aβ) широко прийнятий як ключовий біомаркер для AD. Метаболічні синдроми, включаючи ожиріння та резистентність до інсуліну, є ключовими факторами високого ризику розвитку АД. Akkermansia muciniphila (Akk), єдиний представник роду кишечника людини Веррукомікроб, може запобігти збільшенню ваги, спричиненої дієтою з високим вмістом жиру, відновленню порушеної цілісності бар’єрного кишкового епітелію, зниженню рівня ендотоксинів у крові та поліпшенню резистентності до інсуліну. Метою цього дослідження є вивчення впливу введення Akk у мишей-моделей AD на різні дієти.
Методи
Мишей APP/PS1 годували або звичайною чау-дієтою, або дієтою з високим вмістом жиру, і їх обробляли АКК давальницею щодня протягом 6 місяців. Визначено вплив Akk на метаболізм глюкози, кишковий бар’єр та ліпідний обмін на мишачій моделі AD. Також були проаналізовані зміни в патології мозку та нейроетології.
Результати
Akk ефективно знижував рівень глюкози в крові та діаміноксидази в сироватці крові та пом'якшував зменшення клітин слизу товстої кишки у мишей APP/PS1. Після лікування Akk миші APP/PS1 продемонстрували очевидно знижений рівень ліпідів у крові, покращений стеатоз печінки та відбілювання лопаточного коричневого жиру. Більше того, Akk сприяв зниженню рівня Aβ 40–42 у корі головного мозку мишей APP/PS1, скоротив час дослідження та покращив рівень завершення тестів на Y-лабіринт.
Висновок
Akk ефективно покращував толерантність до глюкози, дисфункцію кишкового бар'єру та дисліпідемію у мишей на моделі AD. Результати нашого дослідження припустили, що Akk може затримати патологічні зміни в мозку та зняти порушення просторового навчання та пам'яті у мишей моделі AD, що забезпечує нову стратегію профілактики та лікування AD.
Вступ
Хвороба Альцгеймера (БА) - це хвороба із генералізованою деменцією, такою як порушення пам’яті, втрата зорових навичок, порушення працездатності та поведінкові зміни. АД характеризується серйозними когнітивними порушеннями та значними патологічними змінами в мозку. Амілоїдний β-білок (Aβ) - це пептид, що продукується білком-попередником Aβ (APP) шляхом протеолізу β- та γ-секретази. Aβ40 і Aβ42 мають сильну токсичність, їх легше агрегувати та спричиняти нейротоксичні ефекти 1, що широко прийнято як ключовий біомаркер для AD. Сучасні методи лікування АД полегшують лише симптоми, але не можуть полегшити прогресування захворювання 2. Таким чином, рання діагностика є найефективнішим методом лікування 3. У 2010 році Міжнародна хвороба Альцгеймера (ADI) повідомила, що витрати на лікування та догляд за деменцією у всьому світі сягнули понад 818 мільярдів доларів. Експерти припускають, що кількість хворих на АД може досягти 30 мільйонів до 2050 року 4, 71% з яких буде зосереджено в країнах, що розвиваються, включаючи Китай, Індію, Південну Азію та регіони західної частини Тихого океану.
Нещодавно велика кількість звітів показала, що метаболічні синдроми, включаючи ожиріння та резистентність до інсуліну, є ключовими факторами високого ризику когнітивних порушень та деменції 5. Дані свідчать про те, що молоді люди, які страждають ожирінням або діабетом, мають більший ризик розвитку деменції 6,7,8,9. Цукровий діабет 2 типу також значно збільшує ризик розвитку АД, і відкладення білка Aβ конкурує з інсуліном за рецептори інсуліну, спричиняючи резистентність до інсуліну 10,11,12,13. Крім того, експерименти на тваринах показали, що метаболічний синдром, зокрема хронічне запалення низької ступеня, може посилити специфічні патологічні зміни в AD 13,14,15, і експерти вважають, що AD є метаболічним захворюванням 16,17,18. Патогенез БА ще не визначений чітко. Багато досліджень показали, що розвиток інсулінорезистентності в мозку проявляється у хворих на АД, що може бути спричинено відкладенням білка Aβ, оскільки це пов'язано з безліччю патологічних особливостей 19,20. Тому багато вчених вважали, що дисфункціональний мозковий шлях інсуліну може бути частковою причиною розвитку AD 21 .
Akkermansia muciniphila (Akk) є єдиним представником Веррукомікроб кишкових мікробів людини, які можна культивувати, і це легко виявити метагеномним аналізом кишечника людини. Враховуючи, що його чисельність тісно пов’язана зі здоров’ям людини, A. muciniphila приділяється все більша увага 22. Є дані, що достаток A. muciniphila було значно зменшено в кишечнику у пацієнтів з діабетом 2 типу 23 та мишами моделі AD 24. Також було показано, що A. muciniphila не тільки може запобігти збільшенню ваги у дієтичних мишей з високим вмістом жиру, але також може відновити пошкоджену цілісність епітеліального бар’єру та покращити ендотоксемію 25,26. Отже, конкретною метою цього дослідження було оцінити, чи може лікування Акк покращити стан здоров'я тваринних моделей з АД, щоб запропонувати нову стратегію профілактики та лікування АД.
Методи
Тварина модель
Культура та управління A. muciniphila
Китайський штам A. muciniphila GP01 виділяли з людського стільця, як описано раніше 28, і культивували анаеробно в середовищі на основі базального муцину. Концентрацію бактерій розраховували шляхом вимірювання значень OD при 600 нм. Експериментальним мишам APP/PS1 давали щодня протягом 6 місяців 5 × 10 9 КОЕ A. muciniphila в 200 мкл стерильного PBS або 200 мкл стерильного PBS.
Мишей знеболювали 1–3% ізофлураном у 100% O2. Анестезованих мишей сканували на 7-тонному МРТ для дрібних тварин (PharmaScan70/16 US; BRUKER Biospin MRI GmbH), оснащеному чутливими поверхневими котушками та підсилювачем. Добробут тварин забезпечувався за допомогою системи циркуляції гарячої води та фізіологічного моніторингу. Протокол візуалізації включав послідовність T2 з такими параметрами: TR/TE: 2500/35 мс; FoV: 15 × 30 мм; розмір зображення: 256 × 256 мм; Товщина зрізу: 0,7 × 3,4 мм; час сканування: 2 хв 4 с. Розмір півкуль головного мозку та бічних шлуночків по обидва боки миші можна оцінити за допомогою МРТ.