Efectele protectoare ale Akkermansia muciniphila asupra deficitelor cognitive și a patologiei amiloide într-un
Subiecte
Abstract
Obiectiv
Boala Alzheimer (AD) este o problemă de sănătate globală, fără metode eficiente de ameliorare a progresului bolii. Proteina β amiloidă (Aβ) este larg acceptată ca biomarker cheie pentru AD. Sindroamele metabolice, inclusiv obezitatea și rezistența la insulină, sunt factori cheie de risc ridicat pentru AD. Akkermansia muciniphila (Akk), singurul microb reprezentativ al intestinului uman din gen Verrucomicrobia, poate preveni creșterea în greutate cauzată de o dietă bogată în grăsimi, poate repara integritatea deteriorată a barierei epiteliale intestinale, reduce nivelurile de endotoxine din sânge și îmbunătățește rezistența la insulină. Scopul acestui studiu este de a explora impactul administrării Akk la șoareci model AD în diferite diete.
Metode
Șoarecii APP/PS1 au fost hrăniți fie cu o dietă chow normală, fie cu o dietă bogată în grăsimi și au fost tratați cu Akk prin gavaj în fiecare zi timp de 6 luni. Au fost determinate efectele Akk asupra metabolismului glucozei, barierei intestinale și metabolismului lipidic la modelul de șoarece al AD. De asemenea, au fost analizate modificările patologiei creierului și neuroetologiei.
Rezultate
Akk a redus în mod efectiv nivelul glicemiei în post și diamin oxidazei serice și a atenuat reducerea celulelor mucusului colonic la șoarecii APP/PS1. După tratamentul cu Akk, șoarecii APP/PS1 au prezentat, evident, niveluri reduse de lipide din sânge, steatoză hepatică îmbunătățită și albire scapulară a grăsimilor brune. Mai mult, Akk a promovat reducerea nivelurilor de Aβ 40-42 în cortexul cerebral al șoarecilor APP/PS1, a scurtat timpul de studiu și a îmbunătățit rata de finalizare în testele cu labirint Y.
Concluzie
Akk a îmbunătățit în mod eficient toleranța la glucoză, disfuncția barierei intestinale și dislipidemia la șoarecii model AD. Rezultatele studiului nostru au sugerat că Akk ar putea întârzia modificările patologice din creier și ameliorarea afectării învățării spațiale și a memoriei la șoarecii model AD, care oferă o nouă strategie pentru prevenirea și tratamentul AD.
Introducere
Boala Alzheimer (AD) este o boală cu demență generalizată, cum ar fi afectarea memoriei, pierderea abilităților vizuale, afectarea performanței și modificări comportamentale. AD se caracterizează prin tulburări cognitive grave și modificări patologice semnificative la nivelul creierului. Β-proteina amiloidă (Aβ) este o peptidă produsă de proteina precursor Aβ (APP) prin proteoliza β- și γ-secretazei. Aβ40 și Aβ42 au o toxicitate puternică și sunt mai ușor de agregat și provoacă efecte de neurotoxicitate 1, care este larg acceptat ca un biomarker cheie pentru AD. Tratamentele actuale pentru AD ameliorează doar simptomele, dar nu pot atenua progresia bolii 2. Ca atare, diagnosticul precoce este cea mai eficientă metodă de tratament 3. În 2010, Alzheimer’s Disease International (ADI) a raportat că costul tratamentului și îngrijirii demenței la nivel mondial a ajuns la peste 818 miliarde de dolari. Experții speculează că populația pacienților cu AD ar putea ajunge la 30 de milioane până în 2050 4, din care 71% ar fi concentrate în țările în curs de dezvoltare, inclusiv China, India, Asia de Sud și regiunile Pacificului de Vest.
Recent, un număr mare de rapoarte au indicat că sindroamele metabolice, inclusiv obezitatea și rezistența la insulină, sunt factori cheie de risc ridicat pentru afectarea cognitivă și demența 5. Datele au sugerat că tinerii care sufereau de obezitate sau diabet aveau un risc mai mare de demență 6,7,8,9. Diabetul de tip 2 a crescut foarte mult riscul de AD, iar depunerea de proteine Aβ concurează cu insulina pentru receptorii de insulină, provocând rezistență la insulină 10,11,12,13. În plus, experimentele pe animale au arătat că sindromul metabolic, în special inflamația cronică de grad scăzut, ar putea crește modificările patologice specifice în AD 13,14,15, iar experții consideră că AD este o boală metabolică 16,17,18. Patogeneza AD nu a fost încă definită în mod clar. Multe studii au arătat că dezvoltarea rezistenței la insulină în creier apare la pacienții cu AD, care poate fi cauzată de depunerea de proteine Aβ, deoarece este asociată cu multiple caracteristici patologice 19,20. Prin urmare, mulți cercetători au crezut că o cale de insulină cerebrală disfuncțională ar putea fi o cauză parțială a AD 21 .
Akkermansia muciniphila (Akk) este singurul reprezentant Verrucomicrobia a microbilor intestinului uman care pot fi cultivați și poate fi detectat cu ușurință prin analiza metagenomică a intestinului uman. Având în vedere că abundența sa este strâns legată de sănătatea umană, A. muciniphila a primit o atenție tot mai mare 22. Există dovezi că abundența de A. muciniphila a fost semnificativ scăzută la nivelul intestinelor pacienților cu diabet de tip 2 23 și șoareci model AD 24. De asemenea, s-a arătat că A. muciniphila nu poate preveni doar creșterea în greutate la șoarecii cu dietă bogată în grăsimi, dar poate repara și integritatea barierei epiteliale deteriorate și poate îmbunătăți endotoxemia 25,26. Prin urmare, scopul specific al acestui studiu a fost de a evalua dacă tratamentul cu Akk ar putea îmbunătăți sănătatea modelelor animale cu AD, pentru a oferi o nouă strategie de prevenire și tratament a AD.
Metode
Model animal
Cultura și administrarea A. muciniphila
Tulpina chinezească A. muciniphila GP01 a fost izolat din scaun uman, așa cum a fost descris anterior 28, și a fost cultivat anaerob într-un mediu bazat pe mucină bazală. Concentrația bacteriană a fost calculată prin măsurarea valorilor OD la 600 nm. Șoarecii experimentali APP/PS1 au fost gavajați zilnic timp de 6 luni, fie cu 5 × 10 9 cfu de A. muciniphila în 200 uL PBS steril sau 200 uL PBS steril.
Șoarecii au fost anesteziați cu 1-3% izofluran în 100% O2. Șoarecii anesteziați au fost scanați într-un RMN de 7T pentru animale mici (PharmaScan70/16 SUA; BRUKER Biospin MRI GmbH) echipat cu bobine de suprafață sensibile și amplificator. Bunăstarea animalelor a fost asigurată prin utilizarea unui sistem de circulație a apei calde și a monitorizării fiziologice. Protocolul de imagine a inclus o secvență T2 cu următorii parametri: TR/TE: 2500/35 ms; FoV: 15 × 30 mm; dimensiunea imaginii: 256 × 256 mm; Grosimea feliei: 0,7 × 3,4 mm; timp de scanare: 2 min 4 s. Dimensiunea emisferelor cerebrale și a ventriculilor laterali de pe ambele părți ale șoarecelui poate fi evaluată prin RMN.