阿爾茨海默癥（AD）是最常見的老年癡呆癥之一。阿爾茨海默病患者首先會喪失對近期事件的記憶（短期記憶障礙）。隨著病情的發(fā)展，他們會喪失自我意識。據(jù)過往研究發(fā)現(xiàn)，微量營養(yǎng)素的變化也是導(dǎo)致AD的一個危險(xiǎn)因素。目前，AD還沒有明確的治療方法?，F(xiàn)有的療法可以保護(hù)認(rèn)知和記憶，延緩功能喪失。近年來，越來越多的研究人員開始關(guān)注腸道菌群在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用。有人提出用益生菌調(diào)節(jié)腸道微生物群來預(yù)防和治療各種疾病，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。來自齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院和齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院的研究者們旨在探究補(bǔ)充益生菌飲食對阿爾茨海默癥小鼠模型的認(rèn)知行為和病理特征的影響，本文主要介紹對認(rèn)知行為方面的影響。
1. 材料和方法
研究者們使用了48只3xTg-AD和wt B6129SF2小鼠，將12周大的3xTg-AD小鼠和WT小鼠分為兩組，分別為WT +對照組、WT +益生菌組、3xTg-AD +對照組和3xTg-AD +益生菌組。實(shí)驗(yàn)從小鼠12周大時(shí)開始，持續(xù)20周。
益生菌組飲食含有雙歧桿菌（Bifidobacterium）和嗜酸乳桿菌（Lactobacillus）的溶解產(chǎn)物、維生素A和D、魚肝油中的w3脂肪酸以及維生素B1、B3、B6、B9和B12。每周給小鼠喂食5次（120 毫克/天），與普通飼料一起食用，持續(xù)20周。為了探討添加益生菌飲食對AD小鼠空間學(xué)習(xí)和記憶的影響，研究進(jìn)行了經(jīng)典的Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)和Y迷宮實(shí)驗(yàn)。
1.1 Y迷宮測試
治療20周后，動物接受為期一周的認(rèn)知功能測試。在測試期間，動物持續(xù)攝入添加益生菌的食物。Y迷宮用于檢測小鼠的空間記憶能力，迷宮的三條臂呈120°夾角，每條臂的尺寸為28 cm×6 cm×18 cm（長×寬×高）。首先將小鼠放置在其中一個臂上，然后在8分鐘內(nèi)監(jiān)測小鼠進(jìn)入三個臂的順序和數(shù)量。當(dāng)小鼠連續(xù)進(jìn)入三個臂（即 ABC、BCA 或 CAB，但不包括 CAC、BAB 或 ABA）時(shí)，即為一次交替。自發(fā)交替率（%）=[（交替次數(shù)）/（臂總數(shù)-2）] ×100。
1.2 Morris水迷宮（MWM）
經(jīng)典的Morris水迷宮（MWM）實(shí)驗(yàn)是在Y迷宮測試的第二天進(jìn)行的。Morris水迷宮是用于測量與AD等腦部疾病有關(guān)的空間記憶的經(jīng)典行為方法之一。實(shí)驗(yàn)裝置是一個直徑100厘米、深35厘米的灰色圓形水箱。水箱被分為四個象限，在任何一個象限的水面下1厘米處放置一個逃生平臺。測試包括為期五天的位置導(dǎo)航測試和為期一天的空間探索測試。在位置導(dǎo)航測試階段，每只小鼠每天進(jìn)行4次水下平臺尋找的測試。在空間探索測試階段，水下逃生平臺被移除，每只小鼠從兩個象限隨機(jī)進(jìn)入水箱。在迷宮頂部放置了一個攝像頭，并與動物運(yùn)動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)連接，以記錄小鼠的移動軌跡。在每次位置導(dǎo)航測試中，小鼠有60秒鐘的時(shí)間自由游動。如果小鼠在此期間無法找到逃生平臺，實(shí)驗(yàn)人員需要手動將其引導(dǎo)至平臺并讓其停留 15 秒。在空間探索測試中，實(shí)驗(yàn)人員隨機(jī)選擇兩個象限，將小鼠放入迷宮中，讓它們在60秒內(nèi)自由游動，并記錄每組小鼠在目標(biāo)象限的潛伏期、游動速度和游動時(shí)間。
2.結(jié)果
Morris水迷宮如圖1所示。圖1（a）為各組小鼠在位置導(dǎo)航測試中的逃逸潛伏期。從圖中可以看出，益生菌飲食沒有影響WT組小鼠的逃逸潛伏期。與WT+對照組的小鼠相比，3xTg-AD+對照組的小鼠的逃逸潛伏期明顯更長，而經(jīng)過益生菌飲食治療后，3xTg-AD鼠的逃逸潛伏期明顯縮短。圖 1（b）是空間探索測試中各組小鼠在目標(biāo)象限的游泳時(shí)間。接受益生菌飲食的3xTg-AD小鼠在目標(biāo)象限的游泳時(shí)間顯著增加。
圖1（a）
圖 1（b）
小鼠在Y迷宮中的自發(fā)交替準(zhǔn)確性反映了它們的空間工作記憶。如圖2所示，圖2（a）是Y迷宮的示意圖。從圖2（b）中可以看出，益生菌對WT組小鼠的自發(fā)交替準(zhǔn)確性沒有影響。與WT+對照組相比，3xTg-AD +對照組小鼠的自發(fā)交替準(zhǔn)確率較低。益生菌飲食治療后，3xTg-AD +益生菌組小鼠的自發(fā)交替準(zhǔn)確性增加。圖2（c）顯示，各組小鼠在Y迷宮中進(jìn)入臂的總次數(shù)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。上述結(jié)果表明，3xTg-AD小鼠的海馬認(rèn)知能力受到嚴(yán)重?fù)p害。添加益生菌的飲食可以顯著改善3xTg-AD小鼠的空間記憶，進(jìn)而改變其認(rèn)知功能。
圖2（a）
圖2（b）
圖2（c）
3.總結(jié)
益生菌療法正在成為一種預(yù)防和治療包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病在內(nèi)的多種疾病的策略。本文研究者們在3xTg-AD小鼠的飲食中添加了益生菌，進(jìn)一步觀察了認(rèn)知行為及其他變化。
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Morris水迷宮測試中益生菌飲食可減輕3xTg-AD小鼠學(xué)習(xí)記憶的損傷。Y迷宮測試結(jié)果顯示，益生菌飲食能提高3xTg-AD組小鼠的自發(fā)交替準(zhǔn)確性，可以顯著改善3xTg-AD小鼠的空間記憶。這些測試表明，補(bǔ)充益生菌的飲食可以改善 3xTg-AD 模型小鼠的認(rèn)知功能。
本研究補(bǔ)充了益生菌療法可以預(yù)防和治療AD的觀點(diǎn)，值得今后更多相關(guān)的研究。
4. 參考文獻(xiàn)
Tan, C., Liu, Y., Zhang, H., Di, C., Xu, D., Liang, C., Zhang, N., Han, B. & Lang, W. (2022). Neuroprotective Effects of Probiotic-Supplemented Diet on Cognitive Behavior of 3xTg-AD Mice. Journal of Healthcare Engineering, 2022.
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