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神经炎症是很多中枢神经系统(Central nervous system,CNS)疾病发生发展的主要原因,而小胶质细胞(CNS特有的免疫细胞)在神经炎症中则扮演着最重要的角色。当CNS受到病原体入侵、物理创伤、或蛋白质异常聚集等都会激活小胶质细胞,引起强烈的神经炎症反应,进而使得神经元受损,最终引起神经元的死亡,比如帕金森病(Parkinson’s disease,PD)、自闭症、阿尔兹海默症等CNS疾病都与神经炎症存在较为密切的关联。近年来,肠道菌群与CNS之间的联系受到广泛关注,肠道菌群可通过代谢物、内分泌、迷走神经、免疫等途径与大脑形成“肠脑轴”,并通过“肠脑轴”调节大脑的功能。肠道菌群的失调涉及到多种CNS疾病,如关于肠道菌群在PD中的研究发现,PD病人肠道不仅出现肠道菌群的紊乱,同时肠道菌群的主要代谢物短链脂肪酸(Short-chain fatty acids,SCFAs)也出现显著的变化;动物实验发现,无菌小鼠脑内的小胶质细胞出现形态和功能的异常,给无菌小鼠喂食SCFAs可以纠正小胶质细胞的异常。以上提示SCFAs与小胶质细胞和神经炎症的相关性,基于此,我们通过研究SCFAs对炎症环境下小胶质细胞的影响,进一步探究SCFAs对神经炎症反应的作用及潜在作用机制。我们采用脂多糖(LPS)刺激小鼠小胶质细胞(BV-2细胞)获得神经炎症模型。将BV-2细胞随机分为空白对照组(Control Group)、模型组(LPS)、给药组(LPS+SCFAs mix)和药物对照组(SCFAs mix),利用这四组细胞来研究SCFAs混合物对小胶质细胞的作用。我们首先用CCK-8试剂盒分别检测不同浓度的乙酸钠、丙酸钠、丁酸钠作用BV-2细胞的活力,并确定这三种SCFAs对细胞活力无影响的适宜“工作浓度”,并将三种SCFAs按照各自的工作浓度配制成同样不影响细胞活力的SCFAs混合物(SCFAs mix)。用一氧化氮(NO)试剂盒检测细胞上清液中NO的浓度,结果表明不适宜浓度的SCFAs mix(模拟PD模型小鼠粪菌SCFAs浓度)显著增加LPS刺激的BV-2细胞NO的产生,适宜浓度的SCFAs mix显著抑制了LPS刺激的BV-2细胞NO的产生,而同样工作浓度的单一SCFA均不能抑制LPS刺激BV-2细胞释放NO。酶联免疫吸附(ELISA)实验结果表明适宜浓度的SCFAs mix可抑制LPS刺激的BV-2细胞NO、TNF-α和IL-6的生成。进一步实时荧光定量PCR(qPCR)实验显示SCFAs mix通过降低BV-2细胞内TNF-α、IL-6、iNOS和NLRP3 mRNA的表达抑制LPS刺激的BV-2的炎症反应。为了检测潜在的作用机制,我们通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测细胞内TLR4、MyD88、TRAF6和NF-κB等炎症通路因子在蛋白水平的表达情况,结果表明适宜浓度的SCFAs mix通过抑制TLR4/MyD88/TRAF6/NF-κB炎症通路起到对小胶质细胞炎症反应的抑制作用。SCFAs需要依赖与其转运体和受体结合发挥生物学活性,为了进一步探索神经炎症相关CNS疾病中伴随SCFAs的变化,其转运体和受体发生的变化,我们利用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6四氢吡啶(MPTP)腹腔注射小鼠建立亚急性PD小鼠模型。通过免疫荧光法(IF)检测小鼠黑质多巴胺能神经元的数量,结果表明PD模型组小鼠黑质多巴能神经元的数量较对照组显著减少。通过高效液相色谱法(HPLC)检测小鼠纹状体多巴胺的水平,结果表明PD模型组小鼠纹状体多巴胺的水平较对照组显著降低。通过qPCR法检测小鼠结肠和大脑皮层SCFAs转运体Slc5a8、受体GPR43和GPR109a的表达,结果表明PD模型小鼠结肠Slc5a8的表达较对照组显著升高,而GPR43和GPR109a的表达同正常对照相比未发生变化;但在PD模型小鼠的皮层中,GPR43受体的表达呈现显著的降低,Slc5a8和GPR109a的表达则无显著变化。说明SCFAs可能通过调节其转运体和受体的表达变化实现对PD的调控作用。