《Behavioural Brain Research》：Akkermansia muciniphila gavage alleviates depression-like behaviors in female A53T α-synuclein transgenic mice
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摘要帕金森病不仅表现为进行性的运动功能障碍，还存在抑郁等非运动症状，这些症状往往在疾病早期就会出现，严重影响患者的生活质量。虽然Akkermansia muciniphila在调节神经炎症方面展现出潜力，但其在缓解帕金森病相关非运动症状中的具体作用及机制仍不清楚。在本研究中，我们
摘要
帕金森病不仅表现为进行性的运动功能障碍，还存在抑郁等非运动症状，这些症状往往在疾病早期就会出现，严重影响患者的生活质量。虽然Akkermansia muciniphila在调节神经炎症方面展现出潜力，但其在缓解帕金森病相关非运动症状中的具体作用及机制仍不清楚。在本研究中，我们探讨了在16个月大的雌性A53T α-突触核蛋白转基因小鼠中应用AKK的干预效果。行为评估显示，口服AKK可显著改善类似抑郁的行为表现，表现为强迫游泳测试中的静止时间减少以及蔗糖偏好增加，同时不会影响运动功能、空间记忆或胃肠道动力。从机制上看，该干预具有基因型特异性：在C57小鼠中，AKK能显著提升血浆5-HT水平，这一变化与Lactobacillus taiwanensis的数量增加以及有利于外周色氨酸转化的代谢途径有关。而在A53T小鼠中，AKK则能提高海马区的5-HT水平，但不改变血浆中的浓度。这种中枢效应与微生物群结构的改变有关，表现为产生丁酸/丙酸的Lachnospiracea类细菌数量增加，以及嘌呤降解途径的激活。总体而言，这些发现为AKK在缓解帕金森病非运动症状方面的治疗潜力提供了新的机制见解。尽管本研究仅针对雌性小鼠，但结果表明，AKK可通过性别特异性的肠道微生物群和5-羟色胺信号通路改善帕金森病中的抑郁样行为。
引言
帕金森病是仅次于阿尔茨海默病的第二大常见进行性神经退行性疾病[1]。到2050年，全球帕金森病患者数量预计将达到2520万，较2021年增长112%[2]。帕金森病的病因较为复杂，涉及遗传因素和环境因素。农药暴露等风险因素，以及体力活动、吸烟习惯等保护因素都与该疾病相关[3]。虽然帕金森病的临床诊断主要基于静止性震颤、肌强直、姿势不稳等典型运动症状，但在疾病的各个阶段，约有38%的患者会出现抑郁症状，这是最常见的非运动症状之一[4],[5],[6]。对于帕金森病中的抑郁症状，包括5-羟色胺再摄取抑制剂和多巴胺激动剂在内的药物治疗，以及认知行为疗法等心理治疗都显示出一定的疗效[7],[8],[9]。此外，深部脑刺激等神经调控技术也为那些对常规治疗无反应的患者提供了治疗选择。尽管帕金森病患者中抑郁症状十分普遍，但针对其治疗的临床研究远远落后于针对运动症状的研究，目前仍缺乏明确的治疗共识[10]。而且，虽然现有证据表明非药物和药物干预可能有助于缓解抑郁症状，但这些发现并不总是具有统计学显著性。综上所述，这些治疗难题凸显出亟需从不同系统相互作用的角度探索新的治疗策略。
有研究表明，对于部分帕金森病患者，尤其是那些属于“肠道优先”亚型的患者，其病理过程可能起源于肠道[11]。目前的证据支持存在“肠道优先”（自下而上）和“大脑优先”（自上而下）两种亚型，而非单一的起源方式[12],[13]。大脑优先亚型多与单基因病因相关（约占帕金森病病例的5-10%），而其余病例则主要是与环境因素相关的特发性肠道优先病因[12]。帕金森病患者肠道微生物群的组成和代谢活动发生改变，与肠道功能障碍密切相关[14]。最新研究通过微生物群-肠道-大脑轴将肠道微生物群失调与帕金森病的进展联系起来[15]。具体而言，帕金森病患者肠道中产生短链脂肪酸的细菌数量通常较少，而某些特定细菌类群，如Akkermansia muciniphila和Bifidobacterium的数量则有所增加[16],[17]。此外，多种益生菌（如双歧杆菌和乳球菌属）已被证明可以通过调节5-羟色胺系统来缓解重度抑郁症及其相关的胃肠道症状[18]。作为新一代益生菌的AKK，在痴呆症和肌萎缩侧索硬化症模型中已显示出改善神经炎症和认知功能的潜力[19],[20]。然而，大量临床研究指出，AKK在帕金森病中的作用却存在矛盾性[21]。
在6-OHDA诱导的帕金森病大鼠模型中，AKK可能通过减轻神经炎症发挥保护作用，或者通过调节GDNF信号通路来缓解帕金森病患者的便秘和抑郁症状[22],[23]。但是，在恶劣的肠道环境中，AKK过度定植会导致黏蛋白被过度消耗，进而损害肠道屏障功能[24]。同样，在阿尔茨海默病患者中，AKK含量增加也与肠道屏障功能紊乱和全身性炎症有关[25]。这些相互矛盾的研究结果表明，有必要明确AKK在帕金森病独特病理环境中的具体作用，尤其是在抑郁等非运动症状方面的作用。
目前，AKK是否能够缓解帕金森病中的抑郁样行为尚有待研究。M83转基因小鼠品系（Tg(SNCA)83Vle）在鼠朊病毒蛋白启动子的驱动下过表达人类A53T突变型α-突触核蛋白，这是帕金森病研究中最常用的模型之一[26]。重要的是，这些小鼠能够再现帕金森病的关键非运动特征，包括在6-12月龄时出现的抑郁样行为（静止时间增加和快感缺失）、认知功能缺陷，以及先于运动症状出现的胃肠道功能障碍[29]。对于我们的研究而言，更为关键的是，类似的A53T模型也存在5-羟色胺系统功能紊乱，表现为调控情绪和情感的大脑区域中5-HT的代谢和转运蛋白表达发生改变[30]。这些特征使得成年A53T小鼠成为研究针对帕金森病非运动症状，尤其是抑郁症状的微生物群-肠道-大脑轴干预措施的合适临床前模型。鉴于AKK被认为能够增强肠道屏障功能并促进产生短链脂肪酸的细菌生长，我们推测补充AKK可以改变肠道微生物群及其代谢产物，从而通过微生物群-肠道-大脑轴影响中枢神经系统的5-羟色胺传递。为了验证这一假设，本研究使用了16个月大的雌性A53T α-突触核蛋白转基因小鼠来探讨AKK干预的效果。选择雌性小鼠是为了尽量减少衰老过程中的激素波动，因为雌激素水平的变化可能会对肠道微生物群和5-羟色胺信号传导产生干扰。此外，使用成年雌性小鼠也类似于女性的绝经后期，这一时期帕金森病的发病风险会增加，抑郁症状也会更加严重。通过结合行为评估、神经递质分析以及宏基因组测序，我们旨在阐明AKK是否通过调节微生物群-肠道-大脑轴来改善非运动症状。
章节节选
AKK的培养与施用
AKK（ATCC BAA-835）在严格的厌氧条件下，于37℃、85%氮气、10%氢气、5%二氧化碳的环境中，用脑心浸液培养基进行培养。经过12小时厌氧培养后，将培养物在4℃下以4000转/分钟的速度离心15分钟。清洗后，将其重新悬浮在脱氧磷酸盐缓冲液中，再次在相同条件下离心，之后调整细菌浓度以便用于小鼠的口服灌胃。
AKK可改善C57和A53T α-突触核蛋白转基因小鼠的抑郁样行为
A53T转基因杂合小鼠的运动症状出现较晚，通常在22月龄后才出现[32]。为了研究AKK对帕金森病相关抑郁样行为的改善作用，我们在抗生素预处理后，让16个月大的雌性C57和A53T小鼠每日口服灌服AKK，持续54天。在强迫游泳测试中，接受AKK治疗的小鼠的静止时间明显短于接受PBS对照组的鼠标
讨论
本研究表明，AKK干预具有基因型依赖性作用，能够改善老年雌性小鼠的抑郁样行为。虽然C57野生型小鼠和A53T α-突触核蛋白转基因小鼠在接受AKK治疗后都表现出抑郁样行为改善，但其背后的微生物和神经化学机制存在显著差异。值得注意的是，在A53T帕金森病模型中，AKK能够特异性地恢复海马区的5-HT水平，这为相关机制研究提供了新的线索
结论
口服AKK可显著改善老年雌性A53T α-突触核蛋白转基因小鼠的抑郁样行为，且不会影响其运动功能、空间记忆或胃肠道动力。从机制上看，该干预具有基因型依赖性差异：在C57野生型小鼠中，AKK主要提升血浆中的5-HT水平，而在A53T小鼠中，则能特异性地提高海马区的5-HT水平。粪便宏基因组测序结果显示，AKK改变了肠道微生物群的结构
伦理声明
本研究遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。该研究已获得上海中药研究所的批准。
CRediT作者贡献说明
刘洪春：资源提供。索新源：研究实施。孙光强：资源提供、研究实施。张宇：写作——审阅与编辑、监督、项目管理、方法设计、研究实施、资金获取、概念构思。耿美玉：资源提供、资金获取。田静伟：监督、资源提供。邓瑞：研究实施。郑伟：方法设计、数据整理。李书玉：写作——初稿撰写、验证、软件应用、方法设计、研究实施、正式分析、数据处理
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了中国山东省重点研发计划（2024CXPT029、2025CXPT011）、山东省自然科学基金（ZR2024QH615）以及山东省实验室计划（SYS202205）的资助。
李书玉|楚兴坤|邓瑞|郑伟|索新源|孙光强|刘洪春|耿美玉|田静伟|张宇
中国山东省烟台市264117，烟台药物发现山东实验室（渤海湾药物发现高级研究院）
