脑肠轴系列 | 肠道菌群失调与阿尔茨海默病的相互作用及模型构建案例详解！
时间：2025-05-19 阅读：146
AD患者的GM组成与健康人群显著不同，表现为菌群多样性降低、抗炎菌属（如直肠真杆菌）减少及促炎菌属（如大肠杆菌/志贺氏菌）增多。动物研究表明，GM失调加剧Aβ沉积、神经炎症及认知缺陷。GM参与AD的关键机制包括：
神经内分泌通路：GM代谢物及迷走神经信号调控HPA轴，影响皮质醇释放和小胶质细胞激活。
免疫炎症信号：促炎细胞因子（如IL-1β、TNF-α）和细菌内毒素（如脂多糖，LPS）破坏血脑屏障（BBB）、促进Aβ聚集并激活小胶质细胞。
短链脂肪酸（SCFAs）与代谢调控：丁酸等SCFAs通过增强BBB完整性、抑制神经炎症及提供神经保护性能源底物，发挥抗AD作用。
1. 实验动物选择
① 模型动物：
SAMP8小鼠（Senescence-Accelerated Mouse Prone 8）：自然衰老模型，兼具肠道菌群失调和AD样病理（Aβ沉积、认知缺陷）。
5xFAD转基因小鼠：高表达人类APP和PSEN1突变基因，快速形成Aβ斑块和神经元丢失。
② 对照组
SAMR1小鼠（Senescence-Accelerated Mouse Resistant 1）：同源健康对照，无加速衰老表型。
野生型C57BL/6小鼠：用于转基因模型对照。
2. 肠道菌群干预方法
① 菌群失调诱导
广谱抗生素处理：
方案：混合抗生素（氨苄西林1 g/L、万古霉素0.5 g/L、新霉素1 g/L、甲硝唑1 g/L）溶于饮用水，连续灌胃4周。
目的：清除肠道共生菌群，模拟菌群失调。
高脂饮食（HFD）：
方案：60%脂肪供能饲料喂养12周，诱导肠道菌群紊乱和代谢异常。
② 菌群移植（FMT）
AD患者菌群移植：
来源：收集AD患者粪便样本，制备菌群悬液。
方法：通过灌胃将AD菌群移植至无菌或抗生素处理的小鼠，每周3次，持续4周。
健康菌群移植：
来源：健康志愿者粪便样本作为对照。
3. 行为学与认知功能评估
① Morris水迷宫
评估空间学习和记忆能力，记录逃避潜伏期、目标象限停留时间。
② 新物体识别实验
检测短期记忆和认知灵活性，计算辨别指数（DI）。
③ Y迷宫自发交替实验
评估工作记忆，记录自发交替率。
4. 样本采集与分析
① 肠道内容物
16S rRNA测序：分析菌群组成（α/β多样性、菌属丰度变化）。
代谢组学：检测SCFAs（乙酸、丙酸、丁酸）水平（GC-MS/HPLC）。
② 脑组织
免疫组化/ELISA：定量Aβ斑块（6E10抗体）、磷酸化tau蛋白（AT8抗体）。
Western blot/qPCR：分析炎症标志物（IL-1β、TNF-α、NF-κB）、小胶质细胞活化标记（Iba1）。
③ 透射电镜：观察突触超微结构变化。
血液与脑脊液
ELISA：检测炎症因子（IL-6、IL-17）、LPS、皮质醇水平。
代谢标志物：血糖、胰岛素、脂多糖结合蛋白（LBP）。
5. 实验分组与时间线
6. 关键验证指标
肠道菌群特征：AD相关菌属（如大肠杆菌↑、直肠真杆菌↓）与SCFAs水平。
AD病理进展：Aβ斑块负荷、tau磷酸化程度、神经炎症强度。
认知功能关联：行为学评分与菌群/代谢物的相关性分析（Spearman/Pearson）。
参考文献：
[1]Roles of Gut Microbiota in Pathogenesis of Alzheimer's Disease and Therapeutic Effects of Chinese Medicine.SUN Ying-xin, JIANG Xi-juan, LU Bin, GAO Qing, CHEN Ye-fei, WU Dan-bin,ZENG Wen-yun, YANG Lin, LI Hu-hu, and YU Bin
[2]Dysbiosis and Alzheimer’s Disease: Cause or Treatment Opportunity?Manuel H. Janeiro, María J. Ramírez & Maite Solas.Review Paper.Published: 05 January 2021.Volume 42, pages 377–387, (2022)
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