文献解读 | 肠道微生物群衍生代谢产物介导褪黑素对睡眠剥夺诱导的认知障碍的神经保护作用
2023年1月31日，中国农业大学动物医学院神经生物学实验室Yaoxing Chen团队在《Microbiome》上发表题为“Gut microbiota-derived metabolites mediate the neuroprotective effect of melatonin in cognitive impairment induced by sleep deprivation”的文章，表明肠道微生物及其代谢产物介导褪黑素对睡眠剥夺诱导的认知障碍的改善作用。
在这篇文章中，云克隆试剂盒【肿瘤坏死因子α(TNFa)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法)，SEA133Mu；白介素6(IL6)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法)，SEA079Mu；白介素4(IL4)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法)，SEA077Mu；白介素10(IL10)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法)，SEA056Mu】受到科研工作者的认可，荣登优秀国际期刊。
睡眠不足是一个严重的全球健康问题，后果包括记忆力减退和胃肠功能障碍。在生理和病理条件下，肠道菌群可能通过微生物-肠道-大脑轴影响大脑稳态。研究结果表明，肠道微生物群失调在睡眠剥夺(SD)引起的认知障碍中起着关键作用。作者先前的研究表明，褪黑素可以有效改善SD引起的认知障碍和肠道微生物群紊乱，但其作用机制尚不清楚。
在这项研究中，作者进一步探讨了肠道微生物群及其代谢产物对褪黑素改善SD诱导的认知障碍的影响。SD肠道微生物群移植到正常小鼠体内，导致海马小胶质细胞过度激活和神经元凋亡、认知能力下降和结肠微生物群紊乱，表现为气单胞菌和LPS水平升高，毛螺菌科NK4A136和丁酸盐水平降低。所有这些状况都通过褪黑素处理SD小鼠肠道微生物群的移植得以逆转。气单胞菌定殖和添加LPS在小鼠海马中产生炎症反应和空间记忆障碍。通过补充褪黑素，伴随着气单胞菌和LPS水平的降低，这些变化得以逆转。睡眠不足小鼠服用丁酸盐可恢复炎症反应和记忆障碍。在体外，补充LPS引起BV2细胞的炎症反应，补充丁酸盐可改善炎症反应。丁酸盐的这种改善作用被MCT1抑制剂和HDAC3激动剂预处理阻断。
综上所述，肠道微生物及其代谢产物介导褪黑素对SD诱导的认知障碍的改善作用。可能的机制是褪黑素下调结肠中气单胞菌和LPS的水平，并上调结肠中毛螺菌科NK4A136和丁酸盐的水平。这些变化通过TLR4/NF-κB和MCT1/HDAC3信号通路之间的串扰减轻了海马的炎症反应和神经元凋亡。
图1.肠道菌群介导褪黑素在睡眠剥夺引起的记忆障碍中的神经保护作用
图2.褪黑素可改善由气单胞菌定植引起的小鼠神经信息和记忆障碍的发生
图3.褪黑素改善小鼠脂多糖诱导的神经信息和记忆障碍
图4.褪黑素通过微生物-肠道-大脑轴对睡眠剥夺引起的认知障碍的保护作用
