歡迎您訪問愛非克（深圳）生物科技有限公司
yzh@akkpro.com
AKK菌能改善非酒精性脂肪肝炎相關(guān)的數(shù)據(jù)
2021-12-08
非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是全球最普遍的疾病之一。高脂肪、高膽固醇（HFHC）飲食可導(dǎo)致早期的NASH模型，此外還會導(dǎo)致腸道微生物組成發(fā)生變化，減少微生物多樣性和特定細(xì)菌分類群的變化。腸道微生物群能通過微生物群-腸-腦軸在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中發(fā)揮重要作用。前期研究發(fā)現(xiàn)肝-腸道微生物群與認(rèn)知之間存在功能聯(lián)系。
因此有人提出，腸道微生物群可通過微生物群-腸道-大腦軸介導(dǎo)飲食的影響，改變宿主大腦的新陳代謝，破壞認(rèn)知。該研究通過評估環(huán)境豐富（EE）和灌胃Lacticaseibacillus rhamnosus GG（LGG）或益生菌中的Akkermansia muciniphila CIP107961（AKK）對NASH誘導(dǎo)的認(rèn)知損傷的影響，來比較它們對微生物群變化、大腦代謝以及最終認(rèn)知改善的影響。
研究結(jié)論：
AKK菌能夠通過調(diào)節(jié)腸道微生物群的變化，影響大腦代謝，改善認(rèn)知損傷，改善非酒精性脂肪性肝炎對身體的損害。
研究方法
將56只雄性Sprague-Dawley大鼠分為七組（每個實驗組n = 8）：NC（正常食物）、NC+EE（正常食物+環(huán)境豐富）、HFHC（高脂肪、高膽固醇飲食）、HFHC+EE、HFHC+PBS（磷酸鹽緩沖鹽水）、HFHC+LGG（Lacticaseibacillus rhamnosus GG，ATCC53103）和HFHC+AKK (Akkermansia muciniphila CIP107961)。所有組持續(xù)給予飲食14周，每周稱重。NC+EE和HFHC+EE組小鼠從第8周到第12周持續(xù)提供EE，HFHC+PBS、HFHC+LGG和HFHC+AKK組小鼠從第8周到第12周每天分別給予100 μl Lacticaseibacillus rhamnosus GG、Akkermansia muciniphila CIP107961、PBS。收集每只動物的新鮮糞便顆粒并保存，用于后續(xù)16S rRNA基因譜和定量PCR分析，氣相色譜法測定糞便上清液中的SCFA和BCFA水平。第12周到第14周對各組小鼠進行認(rèn)知評估，包括用Rotarod 7750測試運動功能；新物體識別測試；莫里斯水迷宮 (MWM) 測試空間工作記憶。空間工作記憶任務(wù)后90分鐘收集大腦進行腦代謝活動分析。
研究結(jié)果
環(huán)境豐富可恢復(fù)由HFHC飲食引起的認(rèn)知缺陷
雙向方差分析（組×周）評估體重增加發(fā)現(xiàn)，在整個14周的飲食管理期，各組間的體重沒有顯著差異，只顯示出跨周的顯著差異。體重的正常增加伴隨著各組間沒有顯著的運動缺陷。新物體識別測試發(fā)現(xiàn)NC和NC+EE組能夠識別新對象，而HFHC組無法區(qū)分物體，但通過提供EE后HFHC+EE組能恢復(fù)新物體識別能力，表明HFHC組最初的對象識別障礙因提供EE而發(fā)生逆轉(zhuǎn)。空間工作記憶測試發(fā)現(xiàn)NC和NC+EE組能夠記住平臺的位置，而HFHC組無法記住它，但是在提供EE后HFHC+EE組也能記住平臺的位置，表明HFHC受損的空間工作記憶被EE改善。
圖 受飲食和EE影響的實驗組的時間線、體重和行為評估
圖 探索和鑒別物體的指數(shù)
環(huán)境豐富改善認(rèn)知伴隨著大腦代謝活動的減少
HFHC組的CCO活性值顯著低于NC組，并且在邊緣下皮層（IL）、扣帶回皮層（Cg）、背側(cè)紋狀體（dST）、伏隔殼（AcbS）和嗅周皮層（PRh）的代謝活性較少。EE導(dǎo)致NC+EE和HFHC+EE組的CCO水平下降。NC+EE組在前額葉皮層、背側(cè)和腹側(cè)紋狀體、丘腦、海馬亞區(qū)CA3和DG的CCO水平低于NC組。此外，與HFHC組相比，HFHC+EE組小鼠的背側(cè)和腹側(cè)紋狀體、前背側(cè)丘腦 （ADT）、基底外側(cè)杏仁核(BLA)、齒狀回（DG）和CA3的CCO 值也降低。最后，HFHC+EE在DG區(qū)顯示出比NC+EE更低的CCO值，但在前額葉皮層、背側(cè)和腹側(cè)紋狀體、丘腦、杏仁核和嗅周皮層中HFHC+EE和NC+EE之間沒有發(fā)現(xiàn)差異。
表 受NC、HFHC飲食和EE影響的不同組的大腦氧化代謝
圖 受NC、HFHC飲食和EE影響的不同組的腸道微生物探索
環(huán)境豐富對微生物群組成和細(xì)菌代謝有影響
通過計算Chao1（豐富度估計量）和Shannon’s index（豐富度和均勻度估計量）評估EE對群落內(nèi)微生物多樣性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與NC組相比，HFHC組中的細(xì)菌多樣性顯著更少，還觀察到NC+EE組比NC組的細(xì)菌多樣性有所增加。然而，EE不影響HFHC+EE組的細(xì)菌多樣性，該組的細(xì)菌多樣性顯著低于NC+EE組。接下來評估每組大鼠的腸道微生物群組成發(fā)現(xiàn)， NC組比HFHC組的Lactobacillaceae和Ruminococacceae的豐度更高，后者Enterobacteriaceae、Bacteroidaceae或Peptostreptococcaceae的豐度更高。應(yīng)用線性判別分析效應(yīng)大小 (LEfSe) 方法解釋各群體豐度差異的分類，對比NC、NC+EE、HFHC、HFHC+EE四組后發(fā)現(xiàn)，與其他三組相比，NC+EE組的Micrococcaceae、Christensenellaceae和Ruminococcaceae的豐度顯著增加，HFHC+EE組中差異最大的是Firmicutes phyla和Akkermansiaceae的不同科的微生物豐度增加。分析細(xì)菌代謝的主要物質(zhì)短鏈脂肪酸（SCFA）和支鏈脂肪酸(BCFA)發(fā)現(xiàn)，與NC組相比，HFHC組中主要的SCFA濃度顯著更低，NC+EE和HFHC+EE與其對照組（分別為NC和HFHC）的相比乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽或戊酸鹽雖然有下降趨勢但差異不明顯，BCFAs異丁酸和異戊酸（n.s.）的濃度都較低。
圖 受NC、HFHC飲食和EE影響的不同組的腸道微生物評估
圖 受 PBS、LGG和AKK影響的實驗組的體重和行為評估
Akkermansia muciniphila作為一種益生菌治療方法可恢復(fù)認(rèn)知缺陷
飲食管理的14周內(nèi)發(fā)現(xiàn)各組的體重跨周具有顯著差異，體重的正常增加伴隨著各組的運動缺陷的消失。在物體識別測試中，實驗組確實在E1上表現(xiàn)出顯著差異，其中HFHC+PBS和HFHC+LGG組比NC組需要花費更多時間探索。此外，E2上也存在差異，其中HFHC+LGG組在執(zhí)行新的物體識別保留/測試試驗時比NC組花費更多時間，而D1組之間沒有發(fā)現(xiàn)差異。NC和HFHC+AKK的D2辨別率顯著高于HFHC+PBS和HFHC+LGG。這些結(jié)果表明HFHC+PBS表現(xiàn)出一種物體識別障礙，該障礙不能通過LGG治療恢復(fù)，但可被 AKK治療逆轉(zhuǎn)。評估益生菌對相關(guān)前額葉依賴任務(wù)（例如空間工作記憶）的功效時發(fā)現(xiàn)，HFHC+LGG組和HFHC+PBS組無法執(zhí)行任務(wù)，而HFHC+AKK組與NC組一樣正確地執(zhí)行任務(wù)，并且能夠記住平臺的位置，與樣本試驗相比顯著具有更低的保留延遲。比較組間每個試驗的平均延遲時發(fā)現(xiàn)雖然樣本延遲相似，但保留延遲不同，HFHC+PBS和 HFHC+LGG中的保留延遲顯著高于NC和HFHC+AKK。這些結(jié)果顯示，與L.rhamnosus GG等其他益生菌相比，A.muciniphila CIP107961作為益生菌治療具有逆轉(zhuǎn)受損空間工作記憶的功效。
Akkermansia muciniphila使腦代謝活動恢復(fù)正常
探索影響認(rèn)知變化背后的大腦代謝活動時發(fā)現(xiàn)，HFHC+PBS組在前額葉皮層、背側(cè)和腹側(cè)紋狀體、杏仁核（例如CeA、BLA、海馬和PRh）中的CCO活性水平顯著低于NC組。用A.muciniphila CIP107961治療時，小鼠的大腦代謝活動與NC組在受HFHC影響前的大多數(shù)區(qū)域（例如前額葉皮層、背側(cè)紋狀體、杏仁核、海馬和周圍皮層）都相同，與HFHC+PBS相比HFHC+AKK的背側(cè)紋狀體、中央杏仁核和基底外側(cè)杏仁核區(qū)域的CCO值增加。用L.rhamnosus GG治療時，HFHC+LGG組在前額葉皮層、背側(cè)和腹側(cè)紋狀體、丘腦核（如前內(nèi)側(cè)核、海馬和周圍皮層）中比NC組保持了較低的CCO水平，更重要的是，HFHC+PBS和HFHC+LGG在CCO 水平上沒有顯著差異。比較兩種益生菌治療時發(fā)現(xiàn)HFHC+AKK組在前額葉皮層和dST中CCO值顯著高于HFHC+LGG組，這些結(jié)果表明，HFHC+PBS組的CCO值降低無法通過LGG給藥恢復(fù)，而在AKK給藥時出現(xiàn)了相反的效果，更重要的是，A.muciniphila CIP107961能夠逆轉(zhuǎn)先前受HFHC飲食影響的大多數(shù)大腦區(qū)域中與HFHC相關(guān)的CCO活性下降的趨勢。
表 受PBS、LGG和AKK影響的實驗組的腦氧化代謝
圖 受NC、HFHC飲食和PBS、LGG和AKK影響的各組腸道微生物群分析
益生菌不會引起糞便微生物群的重大重排
MiSeq測序分析口服灌胃給藥對灌胃喂養(yǎng)組（HFHC+AKK、HFHC+LGG和HFHC+PBS（對照組））腸道微生物群的影響，也包括NC組（無灌胃）作為外部對照。平均每個樣本產(chǎn)生約63000個過濾的部分序列，并且NC組和其他三個NASH組之間在多樣性和組成水平上存在最大差異，證實飲食具有強烈影響（對照與HFHC飲食），SCFA的分析遵循相同的趨勢。比較兩種益生菌對腸道微生物群的具體影響發(fā)現(xiàn)，與PBS給藥相比，兩種細(xì)菌的治療導(dǎo)致微生物門組成發(fā)生獨特變化，Bacteroidetes顯著減少。應(yīng)用LEfSe方法分析更細(xì)的分類水平發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)科和屬的豐度會因益生菌的治療而發(fā)生不同的變化，LGG治療顯著增加Christensenellaceae、Ruminococcaceae、Peptococcaceae和Lactobacillus的相對豐度，HFHC+AKK組主要是Faecalibacterium、Prevotella 9和Ruminococcus UCG005的豐富更高。qPCR驗證Lactobacillus和Akkermansia屬濃度的變化發(fā)現(xiàn)，HFHC+LGG組Lactobacillus屬的濃度更高，并且各組間Akkermansia屬濃度沒有差異。Chao1指數(shù)顯示HFHC+AKK組比HFHC+PBS組具有更高的α多樣性，而各組間Shannon’s index沒有任何顯著差異。這些結(jié)果表明益生菌可以影響微生物多樣性，但它們不會引起糞便微生物群的重大重排。
圖 PBS、LGG 和 AKK 實驗組的腸道微生物群探索
圖 受PBS、AKK和EE影響的HFHC小鼠的SCFA分析
綜上所訴，微生物群和認(rèn)知通過腸-腦軸密切相關(guān)，EE和AKK可以逆轉(zhuǎn)HFHC引起的認(rèn)知功能障礙，包括空間工作記憶受損和新物體識別。然而，AKK能恢復(fù)腦代謝活動，EE會導(dǎo)致整體下降。此外，AKK和LGG不會引起腸道微生物群的重大重排，細(xì)菌組成和多樣性僅發(fā)生輕微變化，而EE導(dǎo)致Firmicutes和Verrucomicrobia成員增加。該研究提出了干預(yù)策略，例如使用AKK治療來管理與NASH相關(guān)的認(rèn)知功能障礙。
研究報告原文詳情：
文章僅供學(xué)術(shù)探討，如需轉(zhuǎn)載請注明出處。
Copyright ? 2022 愛非克（深圳）生物科技有限公司
愛非克生物科技
AKK菌格林汁