EGCG对帕金森模型果蝇的性状干预及机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tjmaomaoxiong
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目的:EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)是绿茶中茶多酚的主要活性成分之一,其可通过抗氧化等机制对人体施加健康调节作用,是绿茶实现其营养效应的关键作用物质。帕金森病作为世界第二大神经退行性疾病严重影响着人类的健康,而研究表明EGCG可以对帕金森症状起到一定的缓解作用,但是其作用机制目前尚不明确。由于之前有报道称与健康人群相比,帕金森病患者的肠道菌群结构会发生改变,同时EGCG又具有对肠道菌群的调节效应,因此,本研究旨在探究EGCG对帕金森病的修复效应是否通过对体内肠道菌群的重构而实现,并拟在此基础上进一步揭示其脑肠轴作用途径。方法:我们利用果蝇分别构建帕金森病的遗传(PINK1基因突变或敲低)和环境致病模型(鱼藤酮暴露)作为EGCG的干预对象。首先将果蝇在含不同剂量的EGCG的食物中培养20天,通过对果蝇的行为学和形态学等指标进行检测确定EGCG的修复效果。确定修复效果后,通过16S r RNA测序研究EGCG对菌群结构的改变,并以抗生素干扰实验探究菌群结构对EGCG干预效应的介导作用。之后通过菌种特异的定量PCR手段研究在所述干预过程中起到关键调节作用的菌株。为进一步探究关键的脑肠轴介导分子,我们利用转录组学解析并筛选可能参与EGCG改善途径的基因,将筛选出来的基因与模型果蝇重组后形成共干扰模型,并通过行为学以及形态学分析确定介导上述脑肠轴途径的关键分子。结果:1)0.5 mM EGCG的摄入可以在果蝇出生后20天有效改善遗传性因素以及环境因素引起的帕金森模型果蝇的各种表型(其中攀爬指数从15.33±0.60降低到8.55±0.27;蹦跳指数从4.20±0.49上升到8.35±0.76;PPL1区的神经元数量由8.00±0.26上升到9.33±0.42;神经元中包含异常线粒体形态的比例从27.22%±3.91下降为15.97%±2.18等),说明EGCG能够在所用模型条件下实现改善效应,其对帕金森病的挽救效应具有时间和剂量依赖性;2)抗生素干扰可以消除EGCG对帕金森病模型果蝇的挽救效果,说明EGCG的挽救效果是通过影响果蝇的肠道菌群结构实现的;3)从果蝇肠道分离得到四株细菌,并通过不同条件下的相对丰度分析和单菌的干预研究发现植物乳杆菌KJ01(LP KJ01)是影响EGCG效应的关键菌,且这一机制不仅存在于遗传性帕金森病模型果蝇中,在环境因素引起的帕金森病模型中同样适用;4)转录组学分析发现1615个基因因PINK1突变而发生表达变化,而291个基因的表达水平则随EGCG的加入发生进一步改变。受EGCG调节的路径多与氨基酸和碳水化合物的代谢有关;5)通过路径分析和q PCR验证,我们发现TotM、Miro、mt:ATPase6、P32、CG4908和m Rp L55六个基因随疾病模型建立和EGCG干预呈现出相适应的变化特征,因此成为介导所述脑肠轴途径的候选分子;6)在PINK1B9模型的基础上进一步敲低相应目标基因构建出共干扰模型。通过行为学和形态学检测发现,特异性敲低TotM表达量可以减弱EGCG的修复效应,且特异性敲低后EGCG与LP KJ01均失去了对疾病表型的干预能力,说明TotM是参与EGCG-肠道菌群-疾病表型这一通路的关键基因。结论:EGCG可以通过降低果蝇肠道中LP KJ01的相对丰度改善帕金森病症状,而肠道微生物-TotM通路在EGCG的神经保护过程中起到关键的介导作用。本研究首次从肠道菌群角度探究了EGCG对帕金森病的改善机制,有助于全面了解EGCG的健康调节路径,并可为相应精神疾病的干预提供有益的分子和微生物靶点。
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