科研丨GUT(IF:31.7): 肠道菌群通过PUFA相关神经炎症调节阿尔茨海默病的病理和认知障碍( 六 )

图6AD粪便人源化GF小鼠表现出增强的AD病理和认知缺陷。
(A)HC人源化ex-GF3×Tg小鼠和AD人源化ex-GF3×Tg小鼠的大脑额叶皮层区域的Aβ(红色)和ThS(绿色)的免疫荧光染色，大脑海马CA1区的AT8(绿色)和T22(红色)的免疫荧光染色。 HC ， GF小鼠定植HC的粪便微生物组；AD ， GF小鼠定植AD患者的粪便微生物组。比例尺：2μm 。 (B)定量分析Aβ阳性细胞、ThS阳性细胞、AT8阳性细胞和T22阳性细胞。 Aβ、ThS、AT8和T22阳性细胞的密度在AD人源化ex-GF3×Tg小鼠脑中显著增加。 (C)使用人Aβ40和Aβ42ELISA试剂盒检测HC人源化ex-GF3×Tg小鼠和AD人源化ex-GF3×Tg小鼠皮层中Aβ40和Aβ42的浓度。与HC人源化ex-GF3×Tg小鼠相比， AD人源化ex-GF3×Tg小鼠皮层中Aβ42的含量显著增加。 (D-G)Y迷宫行为测试。 (D-E)每个Y迷宫测试中所有独立队列的汇编：自发交替(%) ，进入臂次数，按粪便供体的健康状态分组；(F-G)自发交替(%) 。 (H)HC人源化ex-GF3×Tg小鼠和AD人源化ex-GF3×Tg小鼠皮层中Iba-1(红色)免疫荧光染色的代表性图像(上图)和Iba-1染色小胶质细胞的3D重建(下图) 。 (I-K)对驻留在皮层的小胶质细胞的直径、分支点数和总分支长度进行定量分析。 Aβ ，淀粉样蛋白-β；AD ，阿尔茨海默病；HC ，健康对照。
7AD粪便人源化ex-GF小鼠表现出C/EBPβ/AEP激活升高，与炎症升高有关
为了深入表征人源化ex-GF3×Tg小鼠的病理特征，我们进行了免疫印迹，发现与HC相比，人类AD微生物组移植后p-C/EBPβ及其总蛋白水平显著升高。下游AEP及其成熟形态也随上游转录因子活性改变。因此， TauN368、APPN585以及p-TauAT8信号明显升高。同样，下游响应基因包括Lox-5、Cox1、Cox2、BLT1和BLT2水平均与上游C/EBPβ信号相呼应(图7A ， B) 。正如预期的那样， AEP酶活性得到了适当的增强(图7C) 。炎性细胞因子的定量结果显示， AD患者粪便移植后IL-6和IL-1β显著增加(图7D) 。 qRT-PCR表明， ALOX-5mRNA浓度高于其他AA代谢相关基因(图7E) ，表明ALOX5启动子可能对上游转录因子C/EBPβ活性更加敏感。这些结果与AD微生物接种GF小鼠中AA代谢物增强的观察结果相一致。
PCA分析表明， HC和AD人源化ex-GF以及GF和SPF组之间存在一些代谢差异。值得注意的是，与HC人源化ex-GF小鼠相比， AD人源化ex-GF小鼠的粪便和血清样本的代谢组学谱显著不同。虽然与GF小鼠相比， SPF小鼠大脑的代谢谱存在显著差异，但HC人源化ex-GF小鼠与AD人源化ex-GF小鼠的大脑代谢差异似乎很小。在粪便数据集中，与HC人源化ex-GF组相比， AD组的几种芳香族代谢物显著更高或呈更高趋势(不显著) ，而次级胆汁酸、维生素和苯甲酸盐代谢物(如苯甲酸盐)显著改变或有改变趋势(不显著) 。在血清中，与HC人源化ex-GF组相比， AD组的几种芳香族氨基酸代谢物(如苯丙酮酸、多巴胺3-O-硫酸盐和3-吲哚基硫酸盐)和次级胆汁酸(如牛磺脱氧胆酸)、维生素(如吡哆醛)和苯甲酸盐代谢物显著升高。此外，在大脑中，与HC人源化ex-GF组相比， AD组中多巴胺呈下降趋势，而苯甲酸盐代谢物马尿酸盐和儿茶酚硫酸酯显著升高或呈上升趋势。在AD人源化ex-GF组的粪便中，几种戊糖代谢物显著升高。在血清中，糖酵解代谢物丙酮酸显著较高，而当将AD与HC人源化ex-GF组进行比较时，戊糖、TCA循环和NAD代谢物显示出与粪便相似的结果。在AD人源化ex-GF组中， TCA能量代谢物乌头酸和苹果酸显著升高。对于脂质代谢， AD人源化GF组粪便中的磷脂酰乙醇胺(PE)代谢物和1-硬脂酰-2-亚油酰基-GPE较高。在AD人源化ex-GF组中，血清中的几种LCFAs(长链脂肪酸)以及几种肉碱结合脂肪酸显著降低。值得注意的是，粪便和血清中的SCFAs ，尤其是丁酸盐减少。与HC人源化ex-GF小鼠相比， AD人源化ex-GF组的鞘磷脂相关代谢物明显更高。血清和脑中AA相关代谢物，如血栓素B2 ， PGF2α和12-HHTrE等升高，但不显著。这些数据表明，与HC人源化ex-GF组相比， AD人源化ex-GF组的脂质代谢发生了显著变化。精氨酸在细胞代谢、炎症信号传导和能量代谢多个方面发挥作用。 AD患者的精氨酸代谢改变。在粪便、血清和大脑数据集中，与HC组相比， AD人源化ex-GF组的几种精氨酸代谢物显著更高。