肠道普雷沃菌对血管性认知障碍的作用及机制研究

Vascular cognitive impairment (VCI) is a frequent sequela of stroke, and the mechanism of VCI is closely related to poststroke activation of the inflammatory cascade. Recent evidence suggests a key role of the gut microbiota in priming the neuroinflammatory response to stroke, which are likely to affect stroke outcome via immune, neural and metabolic pathways involved in the brain-gut-microbiota axis. Given the previous work that VCI is related to an altered structure of the gut microbial community with a significantly decreased proportion of Prevotella, we intend to identify the strains of Prevotella, bacterial metabolites and neurotransmitters that differentiate VCI from cognitive normal patients after stroke. The identified Prevotella strain will be further tested based on a bilateral common carotid artery occlusion rat model, exploring its effect on microbiota structure, bacterial metabolites and neurotransmitters. Furthermore, we will disclose their correlations with inflammatory response, synaptic plasticity and cognitive functions in the rats. With all these efforts, we aim to exam the role of Prevotella in the onset of VCI in stroke patients, and provide evidence for the gut microbiome as a potential therapeutic target in treating VCI patients.

血管性认知障碍（VCI）是脑卒中的常见并发症，其发病机制与炎症反应密切相关，而肠道微生物是脑卒中后启动炎症反应的关键因素，可以通过免疫、神经、代谢等脑-肠-微生物轴相关途径，影响脑卒中预后。申请者前期研究表明，脑卒中并发VCI的患者，肠道微生物菌群结构发生改变，具有抗炎保护作用的普雷沃菌的丰度显著下降。因此，本研究将以普雷沃菌为切入点，分析脑卒中后认知正常者与VCI患者的肠道普雷沃菌的种群结构、细菌代谢产物及神经递质的差异；利用双侧颈总动脉结扎大鼠模型，分析普雷沃菌对大鼠的肠道微生物菌群结构、细菌代谢产物及神经递质的影响；剖析其与大鼠炎症免疫反应、突触可塑性、学习记忆功能的内在联系。本研究将揭示普雷沃菌对VCI的作用及机制，有望为干预肠道微生物用于VCI的临床治疗提供理论基础。

项目背景：脑卒中后肠道微生物启动的炎症级联反应，可能是血管性认知障碍（Vascular cognitive impairment，VCI）发病的关键因素。本项目以普雷沃菌为切入点，研究对脑卒中后免疫炎症反应、突触可塑性、以及认知的作用。.主要研究内容：一方面分析脑卒中后认知正常者与VCI患者的肠道菌群结构的差异。另一方面，分析普雷沃菌对双侧颈总动脉结扎大鼠的学习记忆、免疫炎症反应、突触可塑性的影响。.重要结果：相比认知正常患者，VCI患者的肠道菌群多样性无显著差异，但普雷沃菌增多。普雷沃菌能降低VCI大鼠免疫炎症反应、增强突触可塑性，从而改善学习和记忆功能。.关键数据：动物行为学实验提示，术前给予普雷沃菌的大鼠，滚轴试验保持在滚轴上的时间（P<0.01）、新物体识别试验的记忆指数（P<0.01）、Morris水迷宫试验的潜伏期（P<0.01），游泳距离（P<0.01），进入目标象限次数（P<0.01），目标象限停留时间（P<0.01），到达目标象限时间（P<0.05），游泳速度明显改善（P<0.01）。免疫炎症反应提示，给予普雷沃菌后海马区CD11b/c和GAFP活化降低（P<0.01），大鼠血液和脑组织中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10和IL-17的含量降低（P<0.01），脑组织中BDNF、NGF 和NT-3水平升高（P<0.01），血液、脑组织和pp结中Th17细胞含量及Th17/Treg比率明显下降（P<0.01）。术前给予普雷沃菌的大鼠脑组织中，突触可塑性蛋白PKA、PKC、CaMKII、SYP、PSD-95表达升高（P<0.01），CaMKII的磷酸化水平降低（P<0.01），海马组织中PSD厚度（P<0.01）和突触界面曲率升高（P<0.05），突触间隙宽度下降（P<0.05）。.科学意义：本研究将有望为靶向肠道微生物用于VCI的临床治疗提供理论基础。