模拟空腹饮食对帕金森病小鼠的神经保护作用及机制探究

发布时间：2020-06-04 11:41

【摘要】：帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经退行性疾病。PD患者中脑黑质部位多巴胺能神经元的病变和丢失,会导致投射到纹状体中多巴胺(dopamine,DA)的耗竭,进而引起肌强直和行动迟缓等常见的PD临床运动症状。PD患者也会出现大量的非运动临床症状,如便秘等,可能会进一步加重PD的发展。目前PD病因尚无定论,有研究发现PD主要由遗传因素和环境因素之间复杂的相互作用引起,且与神经炎症、氧化应激、免疫异常等密切相关。临床上针对PD的治疗手段多为药物治疗,但一般只在前期治疗中有一定疗效,后期通常出现严重的副作用。手术治疗并不适用于所有的PD情况,而且费用非常高昂,普通家庭难以承受经济和护理负担。最近研究表明,饮食干预或对PD有神经保护作用。与以往的药物或手术治疗不同,模拟空腹饮食(fasting mimicking diet,FMD)是一种饮食干预治疗方式,能够模拟禁食的有益作用,并使禁食的副作用最小化。目前主要应用于糖尿病等老龄化相关疾病以及多发性硬化等疾病的基础研究。此外,其在免疫系统再生、海马神经发生、认知功能改善、寿命延长等方面也起到重要作用。在本研究中,我们拟用FMD作为饮食干预方式探究其对PD的作用及可能的作用机制。在本课题中,对7周龄雄性C57BL/6J小鼠行FMD,具体表现为:以1周为1个循环,其中前3天进行模拟空腹饮食,后4天自由摄食,共行3个循环。在第2个循环的最后1天,对小鼠进行急性PD模型建立。在3个循环的FMD结束后,利用行为学实验、免疫荧光、高效液相色谱法、蛋白印迹、酶联免疫吸附实验(ELISA)、高通量测序、气相-质谱方法(GC-MS)、液相-质谱方法(LC-MS)等技术以探究FMD对于MPTP诱导的PD小鼠的神经保护作用。为进一步探究肠道菌群这过程中扮演的角色,我们将来自生理盐水-自由摄食(normal saline-ad libitum,NS-AL)小鼠和生理盐水-模拟空腹饮食(normal saline-fasting mimicking diet,NS-FMD)小鼠的粪便提取肠道菌群以及将来自NS-FMD小鼠的肠道菌群进行热处理后,分别将它们移植给经抗生素混合物预处理的PD小鼠。实验结果显示,FMD能在一定程度上减轻PD小鼠的运动功能障碍,挽救中脑黑质中多巴胺能神经元的病变和丢失,抑制纹状体中DA的耗竭,同时上调了纹状体中酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)和脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的水平。此外,FMD降低了PD小鼠黑质中胶质细胞的活化水平,并减少了纹状体中肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白介素-1β(interleukin-1?,IL-1β)的释放,表明FMD具有抑制神经炎症的潜能。16S和18S rRNA测序显示FMD能够调节肠道菌群组成,包括在门水平上提高PD小鼠的Firmicutes,Tenericutes和Opisthokonta的丰度,以及降低Proteobacteria丰度。GC-MS和LC-MS分析表明,与对照组相比,PD小鼠的粪便丙酸和异丁酸含量较低,而丁酸和戊酸的含量较高,而FMD能显著改变PD小鼠粪便中SCFAs的含量并使之恢复到与对照组相似的水平。将NS-FMD小鼠的粪便菌群移植到抗生素预处理的PD小鼠中,增加了受体PD小鼠纹状体中多巴胺的水平,表明肠道菌群参与了FMD对PD的神经保护作用并发挥重要作用。这些发现表明FMD可以通过促进有利的肠道菌群组成和代谢物来预防和治疗PD。
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帕金森病,流行病,数据

第一章绪论1.1 帕金森病概述1.1.1 帕金森病现状帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是目前第二常见的神经退行性疾病，影响着65 岁以上 2%-3%的人群。在全球范围内，每年在每 100000 个人中就有 5-35 个新 PD患者出现，80 岁以上的老年人的患病率显著增长至大于 3%（如图 1-1）[1]。衰老是 PD的最大危险因素，PD 患病率在 65 岁以上人群中显著增加。目前，PD 患者数量在我国大概有 250 多万，而我国老龄化问题日益严重，据国家人口老龄办公室发布的报告显示，至 2020 年，我国老年群体数量预计将达 3 亿，而 80 岁以上的人口数量更是将远远超过 3000 万，，预计 PD 患者数量的增长趋势很可能将一直持续[2, 3]。目前，因 PD 产生的医疗支出和护理费用是神经系统疾病中排名最高的，这可能会是未来老龄化社会严重经济负担的主要原因之一。因此，进一步探索 PD 的新型治疗靶点和方式已迫在眉睫，这对医疗保健规划和社会经济政策也至关重要。

机体,肠道菌群,肠道微生物,肠道

图 1-2 饮食限制对机体产生的影响[27]Fig. 1-2 Effects of dietary restriction on life[27]1.2.2 饮食限制与肠道菌群近年来肠道被称为“被人类遗忘的器官”，是 100 万亿微生物的家园，其数量超过人体细胞数量的 10 倍之多[30]，而肠道微生物的总基因数更是人类的百倍以上。人于出生伊始就和肠道菌群相互作用，相互影响，在这个过程中逐渐形成的肠道菌群的相对稳态
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R742.5;R-332

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