甘露寡糖二酸通過重塑腸道菌群、減輕神經炎癥，抑制阿爾茨海默癥

2019-09-13 04:00

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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）是一種進行性發展的神經系統退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現為特征。已有研究表明，AD主要病理特征是老年斑（由β－淀粉樣蛋白累積造成）、神經元纖維纏結（由Tau蛋白過度磷酸化造成）、神經元變性丟失。2018年全球有近5000萬AD患者，平均每3秒增加一個病例，預計到2050年將增加至1．52億人。

目前被FDA批準的藥物有乙酰膽堿酯酶抑制劑（他克林、利斯的明、加蘭他敏、石杉堿甲和多奈哌齊）和NMDA受體拮抗劑（美金剛），但這些藥物沒有明顯延遲或阻止疾病的進展。AD是與遺傳、高齡、免疫功能異常、感染、內分泌、能量代謝障礙、環境等相關的一種多病因疾病，因此AD領域藥物研發的難度很大。據統計，對于所有進入臨床的藥物，最終有12％會被FDA批準。菌群－腸－腦軸參與阿爾茲海默癥等神經退行性疾病發生的研究正在成為業界高度關注的熱點話題，有研究發現腸道菌群可產生脂多糖、短鏈脂肪酸、次級膽汁酸等代謝產物，調節免疫信號，影響神經炎癥來干預阿爾茨海默癥的發展。小膠質細胞是中樞神經系統中的免疫細胞，受外界刺激后可引起神經炎癥，干預腸道菌群會影響小膠質細胞的成熟與功能，可有效抑制神經炎癥，腸道菌群與宿主免疫系統之間存在動態相互作用，腸道菌群失調可危害宿主免疫反應并促進其發展。綜上，由菌群、小膠質細胞組成的菌群－神經免疫通路，可能是腦腸軸互作的重要環節，相關機制值得進一步研究。

甘露寡糖二酸（GV－971）是從海藻中提取的海洋寡糖類分子，是在褐藻寡糖的基礎上經過進一步化學修飾得到。甘露寡糖二酸是由中國海洋大學和中國科學院上海藥物研究所共同研發，后來授權給上海綠谷制藥有限公司，不同于傳統靶向抗體藥物，GV－971已被發現能夠多位點、多片段、多狀態地捕獲β淀粉樣蛋白（Aβ），抑制Aβ纖絲形成，使已形成的纖絲解聚為無毒單體。甘露寡糖二酸還通過調節腸道菌群失衡、重塑機體免疫穩態，進而降低腦內神經炎癥，阻止阿爾茨海默癥病程進展。

2019年，中國科學院上海藥物研究所耿美玉課題組聯合上海綠谷制藥有限公司等研究團隊在《Cell Research》雜志（IF 2018＝17．848；生物1區）發表了題為“Sodium oligomannate therapeutically remodels gut microbiota and suppresses gut bacterial amino acids－shaped neuroinflammation to inhibit Alzheimer’s disease progression”的文章。

所用到的主要方法

METHODS

1．小鼠實驗（給藥、灌胃、腦／腹腔注射）

2．小鼠行為測試（Morris水迷宮、Y迷宮實驗、Cognition Wall實驗）

3．糞便樣品DNA提取，PCR擴增、測序、Q－PCR

4．小鼠糞便上清中誘導初始CD4 ＋ T細胞向TH1／TH2細胞的體外分化

5．液相色譜－質譜（LC／MS）、超高效液相色譜－電噴霧離子化串聯質譜聯用（UPLC－ESI－MS－MS）

6．免疫組化

7．苯丙氨酸和異亮氨酸誘導的體外分化、增殖

8．流式細胞實驗

9．生物信息學分析

10．臨床實驗

文章主要內容摘要

ABSTRACT

近年來，人們對腸道菌群的認知逐漸加深，大量的研究表明腸道菌群失調與阿爾茨海默病（AD）有著密切的關系，但腸道菌群在AD發病機制中的作用仍模糊不清。本文中，作者研究了腸道微生物群失調與AD進展中神經炎癥之間的潛在機制聯系。

主要內容包括以下幾點：（1）作者通過使用5XFAD轉基因小鼠（Tg）模型，發現AD進展過程中，Tg小鼠腸道菌群變化和腦內外周免疫細胞呈浸潤狀態以及神經炎癥相關；（2）作者通過抗生素處理Tg小鼠、同窩共飼養實驗從正反兩面證明腸道菌群的改變促使AD進程中的外周免疫細胞浸潤和神經炎癥的激活；（3）作者證明其研發的寡糖類新藥GV－971可通過重塑腸道菌群改善Tg小鼠的認知功能障礙和減輕神經炎癥；（4）作者又通過非靶向代謝組學分析發現GV－971可通過調節氨基酸代謝通路（苯丙氨酸）抑制神經炎癥；（5）為進一步驗證上述小鼠模型上的研究結果，作者進行臨床試驗來比較MCI（輕度認知障礙AD患者）和對應年齡段的健康人血液中免疫細胞、氨基酸等含量的差別，三期臨床試驗發現GV－971可抑制腸道菌群失調和相關苯丙氨酸／異亮氨酸積累，減輕神經炎癥并逆轉認知障礙。綜上所述，本文揭示了腸道菌群失調導致的神經炎癥在AD進展中的作用，并提出了GV－971通過重塑腸道菌群平衡進行AD治療的新策略。該研究為全世界AD治療提供了全新的研究視角，并很可能會填補AD治療領域內全世界17年沒有新藥上市的空白。