노화 및 노화 관련 신경퇴행성 장애에서 장내 미생물총의 역할: 초파리 모델 3부에서 얻은 통찰
Aug 23, 2024
3.4. elav-Gal4;UAS-A 42 모델
Drosophila 모델과 같은 AD는 범뉴런 방식으로 A42를 직접 표현함으로써 확립될 수도 있습니다. 우리 그룹은 A42 과발현으로 인해 미생물군 다양성이 극적으로 증가한다는 것을 발견했습니다[55].
최근 몇 년간 연구에 따르면 초파리 모델이 기억력에 상당한 기여를 한 것으로 나타났습니다. 실험 방법이 다소 잔인하다는 점은 부인할 수 없지만, 과학자들은 초파리를 죽이고 시력, 후각, 움직임과 같은 감각을 방해함으로써 신체가 정보를 획득하고 저장하는 방법을 탐구해 왔습니다. 이러한 연구 결과는 인간 인지 과학을 발전시키는 데 매우 중요했습니다.
연구자들은 초파리 실험을 통해 기억과 유전자, 신경계 사이의 연관성을 밝혀냈으며 인간의 기억 형성 메커니즘에 대한 이해를 심화시켰습니다. 예를 들어, 연구자들은 초파리 후각 시스템을 자극함으로써 단기 기억과 관련된 뉴런을 성공적으로 발견했습니다. 이러한 발견은 생리학적, 병리학적으로 중요한 지침이 되며 인간 관련 질병 치료에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다.
동시에 이러한 연구 결과는 모델 기반 약물 개발을 위한 신뢰할 수 있는 플랫폼을 제공합니다. 관련 연구에 따르면 초파리의 일부 뉴런은 특히 중요합니다. 이러한 뉴런이 물질에 의해 방해를 받으면 인간 질병의 치료 효과가 크게 향상될 수 있습니다.
따라서 초파리 모델을 적극적으로 탐색하는 동시에 실험 동물에 대한 피해를 최소화하기 위해 관련 윤리적 및 법적 규정도 준수해야 합니다. 결국 우리는 합리적인 윤리와 법률의 보호 아래 초파리 모델이 인간의 기억을 이해하고 인간의 질병을 치료하는 데 더 큰 기여를 할 것이라고 믿습니다. 기억력 향상이 필요하다는 것을 알 수 있는데, 시스탄체에는 항산화, 항염증, 항노화 효과가 있어 뇌의 산화 및 염증 반응을 감소시켜 뇌의 건강을 보호할 수 있으므로 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 신경계. 또한 시스탄체는 신경 세포의 성장과 복구를 촉진하여 신경망의 연결성과 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효과는 기억력, 학습능력, 사고속도 향상에 도움을 줄 수 있으며, 인지기능 장애 및 퇴행성 신경질환의 발생을 예방할 수도 있습니다.
장내 주요 세균으로서 과 수준에서는 Acetobacteraceae와 Lactobacillilacea의 비율이, AD Drosophila에서는 속 수준의 Acetobacter와 Lactobacillus의 비율이 급격하게 감소합니다.
GC-MS는 아세테이트가 가장 풍부한 SCFA이며 AD 그룹에서 극적으로 감소한다는 것을 보여줍니다. 일관되게, 아세테이트를 포함한 SCFA의 수준은 발병 전 경도 인지 장애(aMCI)의 대변 샘플에서 크게 감소하고 AD 환자에서는 더욱 극적으로 감소합니다[56]. Nagpalet al. 경도 인지 장애(MCI) 환자에서 대변 아세테이트 및 프로피오네이트가 약간 감소했다고 보고했습니다[57].
위내 투여 아세테이트는 AD(APP/PS1) 마우스에서 인지 장애 및 소교세포 활성화를 구제합니다[58]. 또 다른 연구에서는 AD 쥐의 대변 샘플에서 부티레이트가 감소한 아세테이트와 프로피오네이트 사이에 유의미한 차이가 없다는 사실이 밝혀졌습니다[59].
SCFA는 GF AD(APP/PS1) 마우스에서도 감소하는 것으로 보고되었습니다. SCFA 보충은 A 플라크, 플라크 관련 미세아교세포 모집을 증가시키고 미세아교세포의 세포내 A를 감소시킵니다[60].
AD 병인에서 SCFA 및 기타 미생물군 대사산물의 역할을 명확히 하기 위해서는 추가 실험이 필요합니다. 장내세균 불균형은 성체 파리에서 비병원성 장내 세균(Ecc15)에 의한 경구 감염에 의해 유발될 수 있습니다[61].
dysbiosis는 수명 감소, 등반 능력 및 신경 손실 증가를 포함하여 장 장벽에 영향을 주지 않고 뇌의 Drosophilaexpression A42에서 AD 유사 표현형을 증가시킵니다.
장 감염은 Drosophila TNF 아이거 및 하류 JNK 활동의 상향 조절뿐만 아니라 AMP(Dpt, Drs, AttA 및 CecA1) 및 ROS의 생성을 촉진합니다.
초파리의 기능적 대식세포인 ROS에 의해 유발된 형질세포 모집은 AD 초파리의 뇌에서 증가하고 장내 세균불균형 후에 TNF-JNK 경로를 유발합니다. 이 연구는 AD 병인에서 미생물총이 매개하는 장-뇌 혼선의 필수적인 역할을 더욱 강조합니다.
4. 초파리 PD 모델의 장내 미생물군
4.1. 인간 PD의 미생물군
파킨슨병(PD)은 노인 인구에 영향을 미치는 두 번째로 흔한 신경퇴행성 장애입니다[62]. 그것의 주된 병리학적 특징은 흑색질 치밀부의 도파민성(DA) 뉴런의 사멸과 루이소체의 뉴런내 축적이다.
PD 환자에서는 장내 미생물총이 변경됩니다[63]. Prevotellaceae, Blautia, Coprococcus, Roseburia, Faecalibacterium 및 Prevotella의 풍부함은 감소한 반면 Enterobacteriaceae, E. coli, Ralstonia, Lactobacillus, Bifidobacterium, Verrucomicrobiaceae, Bacteroides, Parabacteroides, Akkermansia, Butyricimonas, Veillonella, Odoribacter, Mucispirillum 및 Bilophila는 PD 환자의 장내 미생물을 증가시킵니다 [63-67].
장 투과성의 후속 증가도 발견될 수 있습니다 [64]. 감소된 미생물 중 Blautia, Coprococcus 및 Roseburia 속은 항염증성 부티레이트를 생산할 수 있습니다 [65].
이 증상이 없는 PD 환자에 비해 떨림이 있는 PD 환자에서는 박테로이데스의 풍부함이 감소하는데, 이는 PD의 중증도가 미생물총 변경과 상관관계가 있음을 나타냅니다. SCFA는 PD 환자의 장에서 상당히 하향조절되어 염증 및 장 장벽 손상에 심각한 영향을 미칩니다. PD 진행 [68].
4.2. elav- Gal4;UAS-시누클레인 모델
-시누클레인은 루이소체의 주성분으로 불용성 필라멘트로 응집되어 PD에 기여합니다. PD 환자의 가족 형태에서 발견되는 α-synucleinis의 증식 또는 돌연변이(A53T, A30P 또는 E46K).
처녀 elavC155-GAL4 계통은 UAS- -synucleinA53T 수컷과 교배되어 F1 자손이 PD 모델로서 뇌에서 A53T -synuclein을 발현하도록 만듭니다. 3-HBA, 3,4-diHBA 및 3-HPPA를 포함한 페놀산 대사물로 처리하면 시험관 내에서 -synuclein 이량체 및 삼량체의 형성을 억제하고 PD 초파리의 등반 능력을 향상시킵니다. 생체 [69]. 비.
ovatus는 플라바놀 카테킨과 에피카테킨(C/EC)을 DHCA, 3,4-diHBA 및 3-HBA로 전환할 수 있었습니다. 추가적으로, B. ovatus, E.
Atlanta와 E. coli는 또한 aC/EC 독립적 프로세스를 통해 DHCA, 3-HPPA, 3,4-diHBA 및 3-HBA를 생성할 수 있습니다. 이 연구는 장내 미생물이 PD 발병을 예방하기 위해 식이성 플라바놀을 잠재적으로 조절한다는 것을 보여줍니다.
4.3. PINK1 돌연변이 모델
Parkin, DJ{1}} 및 PTEN 유도 추정 키나제 1(PINK1)을 포함한 미토콘드리아 기능 관련 유전자는 PD 관련 유전자로 식별됩니다. PINK1은 핵으로 암호화된 유전자이며 미토콘드리아를 표적으로 합니다.
PINK 돌연변이가 있는 동물 모델은 산화 스트레스에 민감한 단편화된 미토콘드리아 크리스타를 보여 주며 운동 결함 및 DA 뉴런 손실을 동반합니다. Drosophila PINK1 돌연변이(PINK1B9)는 EGCG 보충제로 구제될 수 있는 PPL1 영역의 수명 감소, 등반 및 비행 결함, 퇴행성 비행 근육 및 DA 뉴런의 손실을 보여줍니다[70].
감소된 미생물군 다양성은 PINK1B9 파리의 EGCG에 의해 구제되기도 합니다. EGCG는 PDflies의 문 수준에서 Proteobacteria를 감소시키고 Firmicutes 및 Bacteroidetes를 증가시킵니다.
Drosophila microbiota의 지배적 인 속으로서 PINK1B9 파리에서 EGCG 처리 후에 Acetobacter와 Lactobacillus의 풍부함이 억제됩니다. Lactobacillus plantarum KJ01 균주에 의해 유발된 장내 미생물 변형은 유전 PD 모델(PINK1B9 파리) 및 유전 × 환경 모델(로테논 노출 PINK1B9 파리)에서 파리 이동에 대한 EGCG 매개 구조 효과를 둔화시킵니다.
이 연구는 PD에서 EGCG의 신경 보호 역할에 있어 미생물군의 주요 기능을 제안합니다.
5. 결론 및 향후 전망
위에서 언급한 대부분의 연구는 여성 [20,22,27,32,33,37,39,55,69] 또는 남성 [21,24-26,28,29,34,35]을 대상으로 수행되었다는 점에 유의해야 합니다. ,41,52,53,61,70] 모델. A가 풍부한 것으로 밝혀졌습니다.
Pasteurianus, L. plantarum 및 L. fructivoransalter는 나이 든 수컷과 암컷 Drosophila에서 유사하게 나타납니다[71]. 그러나 w1118과 canton S 암컷 파리 모두 더 많은 Enterococcus를 보유하고 있어 노화 동안 Acetobacter와 Lactobacillus의 집락화를 방해할 수 있습니다.
따라서 암컷 파리는 낮은 효모 배지와 높은 효모 배지 모두에서 수컷보다 훨씬 오래 산다[72]. 남성은 또한 노화에 따른 DA 뉴런 손실과 운동 결함이 더 많이 나타납니다 [73].
미생물군이 노화와 신경퇴행의 성별 차이에 기여하는지 여부를 검증하려면 추가 조사가 필요합니다. 간단한 미생물 군집 구성의 장점을 갖춘 초파리는 노화 및 노화 관련 신경퇴행에 대한 미생물군의 기여를 명확히 하는 강력한 도구입니다.
장 손상 전 노화로 인한 미생물군 변화는 대사산물을 통해 다양한 신호 전달 경로에 작용하고 수명과 신경퇴행에 유익하거나 해로운 영향을 미칠 수 있습니다(그림 1).
건강한 노화를 개선하기 위해 화학적 또는 물리적 치료를 통해 Drosophila microbiota를 표적으로 삼는 개입 전략이 개발되었습니다. 초파리의 많은 발견은 포유류에서 고도로 보존된 것으로 입증되었으며, 노화 및 신경변성 관련 미생물군 연구에서 이 모델의 가치를 더욱 검증했습니다.
저자 기여: Conceptualization, YK; 집필-원본 준비, YK 및 LW; 집필-검토 및 편집, YK 및 BJ; 프로젝트 관리, YK; 자금 조달, YK 모든 저자는 원고의 출판된 버전을 읽고 동의했습니다.
자금 지원: 이 연구는 중국 국립 자연과학 재단(National Natural Science Foundation of China)의 자금 지원을 받았습니다. 보조금 번호 31200804; 중국 남동대학교 교육부 중앙대학교 기초연구기금 보조금 번호. 2242020K40127; 산동대학교 교육부 실험기형학 핵심 연구실.
기관 검토 위원회 성명: 해당 사항 없음.
사전 동의서: 해당 사항 없음.
데이터 가용성 설명: 해당 사항 없음.
감사의 말: 유용한 제안을 해준 SEU 동료들에게 감사드립니다.
이해 상충: 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
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