揭示嗜黏蛋白阿克曼菌可改善酒精-脂多糖小鼠模型的抑郁樣表型

嗜-黏-蛋-白-阿-克-曼-菌（A-K-K）已被廣泛用于恢復腸道屏障和減少炎癥，研究顯示AKK與肥胖和酒精使用障礙模型小鼠的腸道屏障的恢復和炎癥的減少密切相關(guān)。

近日，華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉智課題組在Food & Function發(fā)文揭示了嗜黏蛋白阿克曼菌可改善酒精-脂多糖小鼠模型的抑郁樣表型。

首先，行為學(xué)測試結果顯示：與CTRL鼠相比，同時(shí)給予酒精和LPS的鼠（后文命名為mALPS鼠）在曠場(chǎng)中運動(dòng)距離顯著(zhù)減少、在曠場(chǎng)邊緣停留時(shí)間顯著(zhù)增加、在強迫游泳中的不動(dòng)時(shí)間顯著(zhù)增加、在懸尾測試中的不動(dòng)時(shí)間也略有增加。即mALPS鼠具有明顯的抑郁表型。

圖1|行為學(xué)測試結果

H&E染色結果顯示：對照組和LPS組的結腸組織結構清晰、致密，而EtOH組（酒精組）小鼠的組織顯示出隱窩破壞、黏膜萎-縮和淋巴細胞浸潤，提示急性飲酒導致了腸道損傷，且mALPS組對腸道屏障的組織損傷更為嚴重。與H&E染色結果一致，與對照組相比，mALPS組血清LPS水平顯著(zhù)升高。LPS可觸發(fā)炎癥反應，而炎癥將誘發(fā)抑郁癥。RT-qPCR結果顯示：mALPS鼠TNF-α和IL-1β顯著(zhù)增加了近10倍和5倍，其BDNF和5-HT表達量顯著(zhù)降低，IDO表達量顯著(zhù)增加。這些結果表明，酒精和LPS聯(lián)合給藥可能通過(guò)腸道受損、LPS易位增加和神經(jīng)炎癥激活導致抑郁相關(guān)基因異常表達，5-HT濃度顯著(zhù)降低，誘發(fā)小鼠抑郁樣行為。

圖2| mALPS模型中出現的腸組織損傷和神經(jīng)炎癥

那么作為新一代益生菌的AKK能否緩解上述由酒精和LPS引起的抑郁表型呢？

課題組發(fā)現，在酒精-LPS灌胃前2周給予AKK顯著(zhù)減輕了mALPS小鼠在曠場(chǎng)、強迫游泳和懸尾測試中表現出的的抑郁樣行為；此外，AKK逆轉了mALPS中影響腸道通透性和完整性的緊密連接蛋白occludin的表達下調，但對claudin-3的表達無(wú)影響。這表明AKK可能通過(guò)激活某些編碼緊密連接蛋白的基因的轉錄表達來(lái)維持腸道屏障的功能。

脂多糖可通過(guò)受損的腸道屏障從胃腸道轉移到血清。課題組發(fā)現，mALPS組血清LPS水平升高，而AKK預處理顯著(zhù)降低了血清LPS水平；根據TNF-α和IL-6的測量結果，補充AKK顯著(zhù)降低了血清細胞因子的表達到對照組水平。這些結果表明，AKK治療可降低血清LPS濃度，緩解抑郁癥狀。此外，與mALPS組相比，mALPS-AKK組海馬中促炎細胞因子亦顯著(zhù)減少。免疫染色結果表明AKK預處理逆轉了mALPS海馬小膠質(zhì)細胞活性的顯著(zhù)增加，并將IDO和BDNF和5-HT的表達恢復到正常水平。這些結果表明：AKK可能是通過(guò)維持腸道屏障功能的健康，減少外周和中樞炎癥，并調控抑郁相關(guān)基因的正常表達和5-HT的恢復來(lái)改善mALPS模型鼠抑郁樣行為。

圖3|AKK對mALPS模型鼠的治療效果

Shannon指數評估的α-多樣性顯示：EtOH組的菌群多樣性顯著(zhù)改變，而AKK將其逆轉到與對照組一致的水平。此外，基于主坐標分析（PCoA）的β-多樣性分析顯示，EtOH組與對照組之間的菌群結構存在顯著(zhù)差異，而EtOH+AKK組（EtOH-AKK）的群落結構與對照組相似。此外，酒精給藥顯著(zhù)降低了乳酸菌、動(dòng)物雙歧桿菌、Desulfovibrio_C21_c20等的相對豐度，并增加了擬桿菌、副擬桿菌等的豐度，而AKK預處理使部分菌種接近正常水平。這些數據表明，AKK可能通過(guò)調整腸道微生物群穩態(tài)來(lái)改善與酒精相關(guān)的抑郁樣行為。

圖4|腸道菌群分析結果

總的來(lái)說(shuō)，本文首-次開(kāi)發(fā)了一種動(dòng)物模型（mALPS）來(lái)研究急性酒精相關(guān)性抑郁癥。并利用該模型證明了急性酒精攝入破壞了小鼠腸道微生物穩態(tài)，增加了腸道通透性，導致LPS遷移到血液中，觸發(fā)血清和海馬嚴重炎癥，誘導抑郁相關(guān)基因的異常表達，并降低5-HT水平。而添加AKK菌群可以有效改善上述癥狀，緩解飲酒導致的小鼠的抑郁行為，這暗示了補充AKK益生菌對治療酒精性抑郁癥的治療前景。

圖5| AKK改善mALPS小鼠的抑郁行為的示意圖