肠道来源的细菌外囊泡携带脂多糖促进小胶质细胞介导的突触修剪：阿尔茨海默病的新机制

这篇研究揭示了肠道菌群来源的细菌外囊泡（bEVs）通过携带脂多糖（LPS）突破血脑屏障（BBB），激活小胶质细胞Piezo1通道，进而通过C1q-C3补体通路介导过度突触修剪的分子机制，为阿尔茨海默病（AD）的早期干预提供了新靶点。

　　

1 背景

肠道菌群（GM）与阿尔茨海默病（AD）的关联日益明确，但脂多糖（LPS）如何突破血脑屏障（BBB）仍是未解之谜。研究发现，革兰阴性菌（G^?）衍生的细菌外囊泡（bEVs）可能作为LPS的载体进入大脑。bEVs是直径50-150 nm的双层膜结构，携带细菌核酸、蛋白质及代谢物，其膜上特有的LPS和OmpA可能成为穿越BBB的关键。AD患者脑中LPS水平升高，而BBB完整性限制了游离LPS的进入，暗示bEVs的潜在运输作用。

2 方法

研究从AD患者和健康对照的粪便、血浆中分离bEVs，通过纳米颗粒追踪分析（NTA）和透射电镜（TEM）验证其形态。采用体内成像和免疫荧光追踪DiI标记的bEVs在脑内的分布，并通过Western blot、流式细胞术和qPCR分析LPS、Piezo1及补体通路相关分子。实验还使用髓系特异性Piezo1敲除小鼠（Piezo1^?LysM）和APP/PS1转基因AD模型，结合原代神经元-小胶质细胞共培养系统，验证bEVs的神经毒性机制。

3 结果

3.1 bEVs的鉴定与跨BBB运输
从人类和小鼠样本中分离的bEVs均显示典型EV特征（图S1-S2）。静脉注射后，bEVs在3小时内富集于大脑皮层和海马区，优先被星形胶质细胞（AQP4⁺）摄取，6小时后小胶质细胞（Iba1⁺）内bEVs显著增加（图1）。

3.2 LPS是bEVs入脑的关键
G^?菌来源的bEVs（含LPS）可进入脑内，而G⁺菌bEVs（无LPS）则不能（图2A-F）。用多黏菌素B（PxB）中和LPS后，bEVs的脑内分布消失（图2I-K）。AD患者血浆bEVs的LPS水平显著高于健康对照（图3A-D），且AD小鼠来源的bEVs更易穿透BBB（图3H-M）。

3.3 bEVs激活小胶质细胞并引发突触丢失
bEVs注射24小时后，小鼠海马区突触素（SYN）与PSD95共定位减少，小胶质细胞吞噬突触现象增加（图4C-H）。立体定位注射实验进一步证实，LPS中和可逆转此效应（图4I-N）。体外实验显示，bEVs通过激活小胶质细胞（而非星形胶质细胞）导致神经元PSD95密度下降（图4O-P）。

3.4 C1q-C3补体通路与Piezo1的调控作用
bEVs处理的小胶质细胞中，C1q和C3表达上调（图5A-G），而CX3CR1和SIRPα通路无显著变化。抑制Piezo1（GsMTx4）或敲除髓系Piezo1（Piezo1^?LysM）可阻断补体通路激活和突触修剪（图5L-M，图6）。AD患者脑组织中也观察到Piezo1与Iba1的共定位增强（图S7）。

4 讨论

本研究首次阐明肠道bEVs通过LPS依赖的方式穿透BBB，激活小胶质细胞Piezo1-C1q-C3轴，导致突触过度修剪的级联反应。这一机制为AD早期病理提供了新解释，并为靶向Piezo1或补体通路的治疗策略奠定基础。未来需进一步探索bEVs穿透BBB的具体分子机制及其在神经退行性疾病中的广泛作用。

（注：全文数据均来自原文实验，未添加非文献支持内容）