隔日禁食对帕金森病模型小鼠肠道屏障的保护作用及机制

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作   者：

张博枰;  赵丽萍;  石芸;  洪慧;  周玉;  周芝兰;  贾雪冰;  乔晨萌;  赵炜疆;  崔春;  申延琴; 

作者机构：

江南大学无锡医学院神经退行性疾病与损伤研究室; 

关键词：

肠道屏障;  帕金森病;  肠紧密连接;  肠道菌群;  隔日禁食; 

期刊名称：

微生物学通报

基金项目：

粪菌移植通过TLR4-NFκB途径对小鼠帕金森病模型的神经保护机制
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

i s s n：

0253-2654

年卷期：

2020 年 47 卷 011 期

页   码：

3789-3800

摘   要：

[背景]帕金森病是一种神经退行性疾病,常伴有胃肠功能障碍等非运动症状.肠道菌群紊乱与肠上皮通透性增强是引起肠道屏障功能障碍的主要因素.饮食限制可改善肠道菌群的构成、维持肠上皮稳态.本文假设隔日禁食对帕金森病模型小鼠肠道屏障有保护作用,其机制可能与纠正肠道菌群的失调以及促进肠紧密连接蛋白的表达有关.[目的]探究隔日禁食对帕金森病模型小鼠肠道屏障的保护作用及其机制.[方法]32只C57BL/6小鼠随机分成生理盐水+自由饮食组(NS+AL组,n=8)、生理盐水+隔日禁食组(NS+ADF组,n=8)、MPTP+自由饮食组(MPTP+AL组,n=8)、MPTP+隔日禁食组(MPTP+ADF组,n=8)共4组.隔日禁食方案以48 h为一个实验周期,前24 h采取禁食,后24 h采取自由摄食,在第12-14个周期内连续5d给予小鼠腹腔注射1-甲基-4苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrathydropyridine,MPTP)建立帕金森病模型.在隔日禁食17个周期结束后收集小鼠粪便,通过16S rRNA基因高通量测序检测小鼠肠道菌群的变化;小鼠行为学测试后收集其空肠组织,通过HE染色观察肠道病理组织学变化,通过RT-qPCR方法检测AMPK、Occludin、ZO-1的mRNA表达水平(Prkaal、Ocln、Tjp1),通过Western blotting方法检测ZO-1的蛋白表达水平.[结果]行为学测试结果显示,与NS+AL组相比,MPTP+AL组小鼠运动能力显著下降(P<0.01),而MPTP+ADF组小鼠运动障碍有所改善(P<0.01).HE染色可见NS+AL组小鼠空肠绒毛结构完整、排列紧密,MPTP+AL组空肠绒毛破碎甚至脱落,而MPTP+ADF组则显示出空肠绒毛相对完整、排列紧密.肠道菌群测序结果显示,MPTP+AL组相较于NS+AL组,肠道菌群的丰度和多样性显著升高(P<0.001),而相较于MPTP+ADF组并无显著变化;各组间小鼠的肠道菌群构成具有显著差异,相对物种丰度在科水平的检测结果显示,与NS+AL组相比,MPTP+AL组艾克曼菌科(Akkermansiaceae)丰度明显升高(P<0.05),而MPTP+ADF组相较于MPTP+AL组该科菌的丰度显著下降(P<0.01).RT-qPCR检测结果发现,相较于NS+AL组,MPTP+AL组小鼠空肠Prkaal (P<0.01)、Ocln (P<0.01)、Tjpl (P<0.01)表达水平显著降低,其中,MPTP+ADF组与MPTP+AL组小鼠相比Prkaal (P<0.01)和Tjpl (P<0.01)表达水平均有显著升高,MPTP+ADF组的Ocln表达水平也比MPTP+AL组高,但差异无显著性.Western blotting结果显示,ZO-1在MPTP+ADF组小鼠表达水平相较于MPTP+AL组显著上升(P<0.05).[结论]隔日禁食对帕金森病模型小鼠空肠屏障具有保护作用,其机制可能与维持肠道菌群艾克曼菌科相对丰度及菌群稳态、提高空肠紧密连接表达有关.