综述:肠道菌群代谢产物后生元在阿尔茨海默病治疗中的突破性探索

【字体: 时间:2025年02月28日 来源:Ageing Research Reviews 12.5

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  为解决阿尔茨海默病(AD)治疗难题,研究人员开展后生元治疗 AD 的研究,发现其或能改善病情,意义重大。

  阿尔茨海默病(AD)是一种不可逆的神经退行性疾病,会影响大脑多个敏感区域,像大脑皮层、海马体和杏仁核等,进而导致记忆力逐渐下降、注意力不集中、认知功能受损、推理能力变差以及语言障碍。它有几个关键的病理特征,比如细胞外 β - 淀粉样蛋白(Aβ)堆积、tau 蛋白过度磷酸化形成细胞内神经原纤维缠结(NFTs)、胆碱能缺乏、氧化应激和神经炎症。目前市面上的药物,像乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制剂和美金刚,只能缓解症状,无法改善疾病进展。
当前研究越来越关注微生物群通过调节肠 - 脑轴,对各种神经系统疾病发展的病理影响。肠道菌群(GM)由多种微生物组成,包括细菌、古菌和真核生物,它们定植在胃肠道(GI)。GM 的组成因人而异,受分娩方式、年龄、性别和饮食习惯等多种因素影响。GM 组成失衡,或者其代谢和功能活动发生改变,导致局部分布变化,这就是常见的菌群失调。最近研究发现,健康人和病人的 GM 特征有显著差异,而且 GM 的改变与多种疾病的发展有关,其中就包括神经退行性疾病。在神经系统并发症中,GM 的改变与 AD 的发病和进展相关,会引发神经炎症,影响菌群 - 肠 - 脑轴(MGBA)。在 AD 的背景下,菌群失调会加重患者的认知能力下降,导致 Aβ 沉积增加和神经退行性变加剧。

后生元是益生菌和其他无生命微生物产生的非活性代谢副产物,像维生素、肽聚糖、多糖和生物表面活性剂等,它们是宿主生理的重要调节剂。近几十年来,大量证据表明肠道健康和宿主生理之间存在动态联系,尤其强调了其对像 AD 这样的神经系统疾病的重大影响。后生元能通过调节神经递质,特别是乙酰胆碱(ACh)和 γ - 氨基丁酸(GABA),改善突触可塑性和记忆保持能力。此外,它们还能像益生菌一样,通过增强肠道屏障功能、免疫调节和降低胆固醇等机制,带来健康益处。研究显示,某些细菌菌株,比如双歧杆菌、乳杆菌和罗氏菌属,能合成短链脂肪酸(SCFAs),像乙酸盐和丁酸盐,这些物质不仅为脑细胞提供生存能量,还能通过减少促炎细胞因子的产生,发挥神经保护作用,抑制神经炎症,而神经炎症与 AD 的病理过程密切相关。近年来,越来越多的临床前和临床证据表明,由于后生元的神经保护作用,以 GM 为基础的干预措施,比如使用后生元治疗 AD,成为了一种新趋势。在一项临床前研究中,通过测量大脑样本中 Aβ40和 Aβ42肽的浓度,发现后生元能有效降低它们的表达。此外,该研究还发现,部分肽不仅在细胞外空间积累,还会在线粒体中积累,导致线粒体功能障碍。而后生元可以进入线粒体,减少 Aβ 积累,从而治疗线粒体功能障碍,这是 AD 的主要病理特征之一。另一项研究检测了大脑中代谢物的存在情况,发现像德氏乳杆菌乳酸亚种 CRL 581 这样的细菌菌株,会参与中枢神经系统(CNS)胆碱能稳态的调节,而且 CNS 中存在的一些生物活性代谢物表明,后生元可以穿过血脑屏障(BBB),可能参与 AD 的治疗。一项临床研究表明,含有两歧双歧杆菌和长双歧杆菌的后生元,能改善健康老年人的 GM 活性和认知能力,还能减轻压力。

本综述旨在探讨后生元通过调节 AD 病理过程中的分子机制,在治疗 AD 方面的潜在作用,这些机制包括氧化应激、线粒体功能障碍、促炎细胞因子释放、神经元兴奋性毒性、突触传递和神经炎症。此外,本综述还强调了 GM 菌群失调与 AD 之间的相关性,详细介绍了临床前和临床研究的概况,以及 GM 组成的改变如何导致有毒、错误折叠的突触蛋白产生,进而引发可塑性变化、认知障碍和细胞功能障碍。最后,本综述得出结论,以 GM 为靶点的疗法正逐渐成为一种有前景的替代方案,可能为减缓或预防 AD 的进展开辟新途径。
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