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阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性病变,病因复杂,相关新药研发困难。近年,有研究表明间充质干细胞（Mesenchymal stromal cells,MSCs）有望用于改善AD症状,然而其治疗机制尚不明确。本研究以三种常见MSCs为研究主体,在不同AD模型小鼠中以多种组学包括血液蛋白质组学、宏基因组学以及靶向代谢物组为技术手段,综合探究了 MSCs改善AD病状的分子机理,主要研究结果如下:1.尾静脉注射MSCs能够缓解AD模型小鼠的病理症状,但仅有少量细胞入脑。首先分别制备脂肪来源（Adipose-derived mesenchymal stem cells,ADSC）、脐带来源（Umbilical cord mesenchymal stem cells,UCMSC）以及牙髓来源（Stem cell from human exfoliated deciduous teeth,SHED）的干细胞,确定上述三种MSCs细胞表面标志物及三系分化潜能符合MSCs特性;然后利用双转基因APP/PS1模型小鼠比较三种MSCs的治疗效果;采用加速衰老小鼠SAMP8和家族性AD模型小鼠5×FAD模型进一步研究SHED的治疗作用。结果发现,注射SHED可显著降低模型小鼠的行为学障碍,减少海马体和额叶皮层的淀粉样（β-amyloid,Aβ）斑块和磷酸化tau蛋白（Phosphorylated tau,p-tau）,上调了脑区神经元和尼氏小体的数量。体内示踪实验发现尾静脉注射SHED仅有少量细胞入脑。为追踪输注的SHED在小鼠体内的迁移轨迹和组织器官定位,利用慢病毒转染技术构建了稳定表达绿色荧光蛋白的GFP-SHED细胞系。结果显示通过静脉注射的GFP-SHED多迁徙定位于小鼠脏器,如肺、肝等,进入大脑的细胞数量很少,这意味着SHED治疗AD模型小鼠可能并不主要依赖于细胞直接进入大脑发挥作用,因此后续探究SHED是否通过影响外周炎症进而缓解AD病症。2.外源输注MSCs可缓解模型小鼠外周炎症和中枢神经系统炎症,改变血液蛋白表达。分别在小鼠2月龄、4月龄和6月龄收取血液样本,持续观测APP/PS1双转基因模型小鼠的外周炎症变化情况。实验发现APP/PS1小鼠在出现认知行为学障碍之前（6月龄）,其血液炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β的蛋白表达水平均显著高于C57小鼠（健康对照）,并且随着月龄增加炎症因子表达水平差异加重。而注射MSCs可显著降低AD小鼠血液中炎症因子TNF-α以及炎性小体NLRP3的表达水平。此外,发现受试组小鼠脑部的小胶质细胞活化标志蛋白IBA-1的表达被显著抑制,说明注射MSCs在抑制外周炎症的同时也下调了中枢神经系统的炎症水平。MSCs输注可影响AD小鼠的外周血液蛋白表达。采用蛋白质组学技术测定小鼠的血液蛋白质组变化情况。发现MSCs治疗组小鼠血液中有8个显著上调分子,以及108个显著下调分子,通过KEGG分析发现上述差异蛋白富集于PPARγ信号通路。经过蛋白质免疫印记实验,验证了 MSCs输注的确可上调PPARγ及其共激活因子PGC-1α的表达。3.MSCs输注可改变AD小鼠肠道微生物组,进而影响对AD小鼠的治疗作用。通过对小鼠粪便微生物16S rRNA测序发现,与健康小鼠的肠道菌群相比,AD小鼠菌群差异较大,主要表现为普雷沃氏菌等炎症相关菌群的增加。MSCs输注后改变了 AD小鼠的肠道微生物组成,如拟杆菌和厚壁菌的丰度增加,变形杆菌等促炎菌群的丰度降低。使用抗生素杀灭肠道微生物后,发现MSCs对淀粉样斑块和p-tau的下调作用相应降低。MSCs与寡糖类药物联合使用能更好地缓解AD症状。将调节肠道微生物的寡糖类药物GV971与MSCs进行联合给药,发现联合治疗组的AD小鼠具有更好的认知行为学表现,以及更低的炎症和病理蛋白表达,肠道菌群也发生变化,其肠屏障完整性更佳、紧密连接蛋白Claudin表达水平更高。4.MSCs干预可上调特定胆汁酸水平并通过脑肠轴改善AD症状。通过对差异肠道微生物菌群的功能基因分析,发现注射MSCs可上调代谢产物相关的功能基因,靶向胆汁酸代谢检测表明MSCs改变了 AD小鼠的胆汁酸谱。挑选上调最显著的牛磺酸去氧胆酸（TUDCA）、甘氨鹅脱氧胆酸（GCDCA）和牛磺胆酸（TCA）三种胆汁酸进行验证,发现三种胆汁酸可显著降低AD细胞模型中活性氧（ROS）水平、增强神经保护相关受体基因Drp1、S1P2R、NR3C1和TGR5的表达;通过口饲法回补TCA实验发现受试组的新物体识别能力提高、脑部病理分子和血液炎症因子的蛋白表达水平降低。MSCs和胆汁酸治疗AD可能通过肠道微生物发挥一定作用。为了阻断肠道微生物的作用,使用神经毒素奥沙利铂破坏肠神经。结果发现奥沙利铂可大大降低MSCs和TCA对AD小鼠的疗效,包括淀粉样斑块、p-tau蛋白及神经炎症标志蛋白IBA-1的下调。综上,研究表明通过尾静脉输注进入血液的MSCs,一方面降低了 AD小鼠血液炎症水平改善神经炎症;另一方面调节了 AD小鼠的肠道菌群并改变胆汁酸谱,上调了 TCA等胆汁酸表达水平。