Peranan Mikrobiota Usus dalam Penuaan Dan Gangguan Neurodegeneratif Berkaitan Penuaan: Pandangan Daripada Model Drosophila Bahagian 3
Aug 23, 2024
3.4. elav-Gal4;UAS-A 42 Model
Model AD seperti Drosophila juga boleh diwujudkan dengan menyatakan secara langsung A 42 dalam cara pan-neuronal. Kumpulan kami telah mendapati bahawa kepelbagaian mikrobiota meningkat secara mendadak dengan ekspresi berlebihan A 42 [55].
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan mendapati bahawa model lalat buah telah memberi sumbangan besar kepada ingatan. Walaupun kita tidak dapat menafikan bahawa kaedah eksperimennya agak kejam, para saintis telah meneroka bagaimana badan memperoleh dan menyimpan maklumat dengan membunuh lalat buah dan mengganggu deria mereka seperti penglihatan, bau, dan pergerakan. Hasil penyelidikan ini sangat penting dalam mempromosikan sains kognitif manusia.
Melalui eksperimen lalat buah, penyelidik telah mendedahkan hubungan antara memori dan gen dan sistem saraf dan memperdalam pemahaman kita tentang mekanisme pembentukan ingatan manusia. Sebagai contoh, dengan merangsang sistem penciuman lalat buah, penyelidik telah berjaya menemui neuron yang berkaitan dengan ingatan jangka pendek. Penemuan ini mempunyai kepentingan panduan fisiologi dan patologi yang penting dan memberikan idea baharu untuk rawatan penyakit berkaitan manusia.
Pada masa yang sama, hasil penyelidikan ini juga menyediakan platform yang boleh dipercayai untuk pembangunan ubat berasaskan model. Menurut kajian yang berkaitan, beberapa neuron lalat buah sangat kritikal. Jika neuron ini diganggu oleh bahan, kesan terapeutik penyakit manusia boleh dipertingkatkan dengan ketara.
Oleh itu, semasa meneroka model lalat buah secara aktif, kita juga mesti mematuhi peraturan etika dan undang-undang yang berkaitan untuk meminimumkan bahaya kepada haiwan eksperimen. Pada akhirnya, kami percaya bahawa di bawah perlindungan etika dan undang-undang yang munasabah, model lalat buah masih akan memberikan sumbangan yang lebih besar untuk memahami ingatan manusia dan merawat penyakit manusia. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche boleh meningkatkan ingatan dengan ketara kerana ia mempunyai kesan antioksidan, anti-radang dan anti-penuaan, yang boleh membantu mengurangkan pengoksidaan dan tindak balas keradangan dalam otak, dengan itu melindungi kesihatan otak. sistem saraf. Selain itu, Cistanche juga boleh menggalakkan pertumbuhan dan pembaikan sel saraf, dengan itu meningkatkan ketersambungan dan fungsi rangkaian saraf. Kesan ini boleh membantu meningkatkan ingatan, keupayaan pembelajaran, dan kelajuan berfikir, dan juga boleh mencegah berlakunya disfungsi kognitif dan penyakit neurodegeneratif.
Klik Tahu untuk meningkatkan ingatan jangka pendek
Sebagai bakteria dominan dalam usus, perkadaran Acetobacteraceae dan Lactobacillacea pada peringkat keluarga manakala Acetobacter dan Lactobacillus pada peringkat genus menurun secara mendadak dalam AD Drosophila.
GC-MS revealsacetate adalah SCFA yang paling banyak dan menurun secara mendadak dalam kumpulan AD. Secara konsisten, tahap SCFA termasuk asetat berkurangan dengan ketara dalam sampel najis daripada kemerosotan kognitif ringan pra-onsetamnestic (aMCI) dan seterusnya dikurangkan dengan lebih mendadak dalam pesakit AD [56]. Nagpal et al. melaporkan sedikit penurunan najis asetat dan propionatein pesakit gangguan kognitif ringan (MCI) [57].
Pentadbiran intragastrik acetaterescues gangguan kognitif dan pengaktifan mikroglia dalam tikus AD (APP/PS1) [58]. Perlu diingatkan bahawa kajian lain mendapati bahawa tidak terdapat perbezaan yang signifikan antara asetat dan propionat dengan penurunan butirat dalam sampel tahi tikus AD [59].
SCFA juga telah dilaporkan berkurangan dalam tikus GF AD (APP/PS1). Suplemen SCFA meningkatkan plak A, pengambilan mikroglia yang berkaitan dengan plak, dan kurang A intraselular dalam mikroglia [60].
Eksperimen lanjut diperlukan untuk menjelaskan peranan SCFA dan metabolit mikrobiota lain dalam patogenesis AD. Dysbiosis enterik boleh disebabkan oleh jangkitan mulut dengan enterobacteria bukan patogenik (Ecc15) pada lalat dewasa [61].
Dysbiosis menambah fenotip seperti AD dalam Drosophilaexpression A 42 dalam otak tanpa menjejaskan halangan usus, termasuk jangka hayat yang merosot, keupayaan memanjat dan peningkatan kehilangan neuron.
Jangkitan enterik menggalakkan penyelarasan aktiviti Drosophila TNF eiger dan JNK hiliran serta pengeluaran AMP (Dpt, Drs, AttA, dan CecA1) dan ROS.
Pengambilan plasmatosit yang disebabkan oleh ROS, makrofaj berfungsi dalam Drosophila, meningkat dalam otak lalat AD dan mencetuskan laluan TNF-JNK selepas dysbiosis enterik. Kerja ini menyerlahkan lagi peranan penting crosstalk usus-otak yang dimediasi mikrobiota dalam patogenesis AD.
4. Mikrobiota Usus dalam Model Drosophila PD
4.1. Mikrobiota dalam PD Manusia
Penyakit Parkinson (PD) adalah gangguan neurodegeneratif kedua paling lazim yang menjejaskan populasi warga tua [62]. Ciri patologi utamanya ialah kematian neuron dopaminergik (DA) dalam substantia nigra pars compacta dan pengumpulan intraneuronal badan Lewy.
Mikrobiota usus diubah dalam pesakit PD [63]. Kelimpahan Prevotellaceae, Blautia, Coprococcus, Roseburia, Faecalibacterium, dan Prevotella berkurangan manakala Enterobacteriaceae, E. coli, Ralstonia, Lactobacillus, Bifidobacterium, Verrucomicrobiaceae, Bacteroides, Parabacteroides, Akkermansia, Butyricimonas, Veillonella, Odoribacter, Mucispirillum, dan Bilophila meningkat dalam mikrobiota usus pesakit PD [63-67].
Peningkatan seterusnya dalam kebolehtelapan usus juga boleh didapati [64]. Antara organisma mikrob yang berkurangan, genera Blautia, Coprococcus, dan Roseburia boleh menghasilkan butirat anti-radang [65].
Kelimpahan Bacteroides berkurangan pada pesakit PD dengan gegaran berbanding mereka yang tidak mempunyai gejala ini, menunjukkan bahawa keterukan PD berkorelasi dengan perubahan mikrobiota [67]. SCFAs dikurangkan dengan ketara dalam usus pesakit PD, memberikan kesan yang mendalam terhadap keradangan dan kerosakan penghalang usus dalam Perkembangan PD [68].
4.2. elav- Gal4; Model UAS-Synuclein
Sebagai komponen utama badan Lewy, -synuclein menyumbang kepada PD melalui pengagregatan ke dalam filamen tidak larut. Pendaraban atau mutasi (A53T, A30P, atau E46K) -synucleinis ditemui dalam bentuk keluarga pesakit PD [62].
Garis elavC155-GAL4 dara disilangkan kepada UAS- -synucleinA53T jantan untuk menjadikan keturunan F1 mengekspresikan A53T -synuclein dalam otak sebagai model PD. Rawatan dengan metabolit asid fenolik, termasuk 3-HBA, 3,4-diHBA, dan 3-HPPA, menghalang pembentukan dimer dan trimer -synuclein secara in vitro dan meningkatkan keupayaan memanjat lalat PD dalam vivo [69]. B.
ovatus dapat menukarkan flavanol katekin dan epicatechin (C/EC) kepada DHCA, 3,4-diHBA dan 3-HBA. Selain itu, B. ovatus, E.
Atlanta dan E. coli juga mampu menjana DHCA, 3-HPPA, 3,4-diHBA dan 3-HBA melalui proses bebas aC/EC. Kajian ini mendedahkan bahawa mikrobiota usus berpotensi memodulasi flavanol pemakanan untuk melindungi daripada patogenesis PD.
4.3. Model Mutan PINK1
Gen berkaitan fungsi mitokondria, termasuk Parkin, DJ-1 dan kinase 1 (PINK1) yang disebabkan oleh PTEN, dikenal pasti sebagai gen yang berkaitan dengan PD. PINK1 ialah gen berkod nukleus dan disasarkan kepada mitokondria.
Model haiwan dengan mutasi PINK menunjukkan kristal mitokondria yang berpecah-belah, sensitif kepada tekanan oksidatif, disertai dengan kecacatan pergerakan dan kehilangan neuron DA. Mutan Drosophila PINK1 (PINK1B9) menunjukkan pengurangan jangka hayat, pendakian dan kecacatan penerbangan, otot penerbangan yang merosot, dan kehilangan neuron DA di rantau PPL1, yang boleh diselamatkan oleh suplemen EGCG [70].
Kepelbagaian mikrobiota yang berkurangan juga diselamatkan oleh EGCG dalam lalat PINK1B9. EGCGmengurangkan Proteobacteria dan meningkatkan Firmicutes dan Bacteroides pada tahap filum dalam PDflies.
Sebagai genus dominan dalam mikrobiota Drosophila, kelimpahan Acetobacter dan Lactobacillus dihalang selepas rawatan EGCG dalam lalat PINK1B9. Pengubahan mikrob usus yang disebabkan oleh strain Lactobacillus plantarum KJ01 menumpulkan kesan penyelamatan pengantara EGCG pada pergerakan lalat dalam model PD genetik (lalat PINK1B9) dan model alam sekitar × genetik (lalat PINK1B9 yang terdedah kepada rotenone).
Kajian ini mencadangkan fungsi utama mikrobiota dalam peranan neuroprotektif EGCG dalam PD.
5. Kesimpulan dan Perspektif Masa Depan
Perlu diingatkan bahawa kebanyakan kajian yang disebutkan di atas dilakukan sama ada pada wanita [20,22,27,32,33,37,39,55,69] atau lelaki [21,24-26,28,29,34,35]. ,41,52,53,61,70] model. Telah didapati bahawa kelimpahan A.
pasteurianus, L. plantarum, dan L. fructivoransalter sama dalam kedua-dua lelaki dan perempuan berumur Drosophila [71]. Walau bagaimanapun, kedua-dua lalat betina w1118 dan canton S mempunyai lebih banyak Enterococcus, yang mungkin mengganggu penjajahan Acetobacter dan Lactobacillus semasa penuaan.
Sehubungan itu, lalat betina hidup lebih lama daripada jantan baik dalam medium yis rendah dan tinggi yis [72]. Lelaki juga menunjukkan lebih banyak kehilangan neuron DA yang bergantung kepada penuaan dan kecacatan pergerakan [73].
Siasatan lanjut diperlukan untuk mengesahkan sama ada mikrobiota menyumbang kepada perbezaan yang bergantung kepada jantina dalam penuaan dan penjanaan neurodegenerasi. Dengan kelebihan komposisi komuniti mikrob yang mudah, Drosophila ialah alat yang berkuasa untuk menjelaskan sumbangan mikrobiota kepada penuaan dan neurodegenerasi berkaitan penuaan.
Perubahan mikrobiota yang disebabkan oleh penuaan sebelum kerosakan usus, boleh bertindak pada pelbagai laluan isyarat melalui metabolit dan memberi kesan yang bermanfaat atau memudaratkan pada umur panjang dan neurodegenerasi (Rajah 1).
Strategi intervensi yang menyasarkan Drosophila microbiota sama ada dengan rawatan kimia atau fizikal telah dibangunkan untuk meningkatkan penuaan yang sihat. Banyak penemuan daripada Drosophila telah terbukti sangat dipelihara dalam mamalia, seterusnya mengesahkan nilai model ini dalam penyelidikan mikrobiota yang berkaitan dengan penuaan dan neurodegenerasi.
Sumbangan Pengarang: Konseptualisasi, YK; penulisan-penyediaan draf asal, YK, dan LW;penulisan-semakan dan penyuntingan, YK dan BJ; pentadbiran projek, YK; pemerolehan pembiayaan, YK Allauthors telah membaca dan bersetuju dengan versi manuskrip yang diterbitkan.
Pembiayaan: Penyelidikan ini dibiayai oleh Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China, nombor geran 31200804; the Fundamental Research Funds for the Central Universities, Southeast University Ministry of Education, China, nombor geran. 2242020K40127; Makmal Utama untuk Teratologi Eksperimen Kementerian Pendidikan, Universiti Shandong.
Penyata Lembaga Semakan Institusi: Tidak berkenaan.
Kenyataan Persetujuan Termaklum: Tidak berkenaan.
Pernyataan Ketersediaan Data: Tidak berkenaan.
Penghargaan: Kami berterima kasih kepada rakan sekerja kami di SEU atas cadangan berguna mereka.
Konflik Kepentingan: Pengarang mengisytiharkan tiada konflik kepentingan.
Rujukan
1. López-Otín, C.; Blasco, MA; Partridge, L.; Serrano, M.; Kroemer, G. Ciri-ciri Penuaan. Sel 2013, 153, 1194–1217.[CrossRef]
2. Bartels, T.; De Schepper, S.; Hong, S. Microglia memodulasi neurodegenerasi dalam penyakit Alzheimer dan Parkinson. Sains2020, 370, 66–69. [CrossRef]
3. Kim, S.; Jazwinski, SM The Gut Microbiota and Healthy Aging: A Mini-Review. Gerontologi 2018, 64, 513–520. [CrossRef]
4. Erkosar, B.; Leulier, F. Mikrobiota dewasa sementara, homeostasis usus dan umur panjang: Cerapan novel daripada model Drosophila.FEBS Lett. 2014, 588, 4250–4257. [CrossRef]
5. Bana, B.; Cabreiro, F. Mikrobiom dan Penuaan. Annu. Rev. Genet. 2019, 53, 239–261. [CrossRef]
6. McGurk, L.; Berson, A.; Bonini, NM Drosophila sebagai Model In Vivo untuk Penyakit Neurodegeneratif Manusia. Genetik 2015, 201,377–402. [CrossRef]
7. Piper, MDW; Partridge, L. Drosophila sebagai model untuk penuaan. Biochim. Biophys. Acta (BBA)-Mol. Asas Dis. 2018, 1864, 2707–2717.[CrossRef]
8. Shin, SC; Kim, S.-H.; awak, H.; Kim, B.; Kim, AC; Lee, K.-A.; Yoon, J.-H.; Ryu, J.-H.; Lee, W.-J. Drosophila Microbiome ModulatesHomeostasis Perkembangan dan Metabolik Tuan Rumah melalui Isyarat Insulin. Sains 2011, 334, 670–674. [CrossRef] [PubMed]
9. Storelli, G.; Defaye, A.; Erkosar, B.; Hols, P.; Royet, J.; Leulier, F. Lactobacillus plantarum Menggalakkan Pertumbuhan Sistemik Drosophila dengan Memodulasi Isyarat Hormon melalui Penderiaan Nutrien Bergantung kepada TOR. Metab Sel. 2011, 14, 403–414. [CrossRef] [PubMed]
10. Schwarzer, M.; Makki, K.; Storelli, G.; Machuca-Gayet, I.; Srutkova, D.; Hermanova, P.; Martino, SAYA; Balmand, S.; Hudcovic, T.;Heddi, A.; et al. Strain Lactobacillus plantarum mengekalkan pertumbuhan tikus bayi semasa kekurangan zat makanan kronik. Sains 2016, 351,854–857. [CrossRef] [PubMed]
11. Yatsunenko, T.; Rey, FE; Manary, M.; Trehan, I.; Dominguez-Bello, MG; Contreras, M.; Magris, M.; Hidalgo, G.; Baldassano,RN; Anokhin, A.; et al. Mikrobiom usus manusia dilihat mengikut umur dan geografi. Alam 2012, 486, 222–227. [CrossRef][PubMed]
12. Ragonnaud, E.; Biragyn, A. Gut mikrobiota sebagai pengawal utama penuaan "sihat" orang tua. imun. Penuaan 2021, 18,1–11. [CrossRef] [PubMed]
For more information:1950477648nn@gmail.com
