《Frontiers in Immunology》：TLR4/NF-κB signaling-mediated neuroinflammation is associated with gut microbiota dysbiosis in a mouse model of Parkinson’s disease
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本研究通过鱼藤酮诱导的帕金森病（PD）小鼠模型，揭示了肠道菌群失调通过激活TLR4/NF-κB信号通路驱动神经炎症的关键机制。研究发现PD模型小鼠伴随α-突触核蛋白（α-syn）异常聚集、运动功能障碍，以及肠道菌群α多样性降低（如毛螺菌科Lachnospiraceae减少、丹毒丝菌科Erysipelotrichaceae增加）。相关性分析表明特定菌群与TLR4/NF-κB通路激活及促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）水平显著相关，为微生物-肠-脑轴（microbiota-gut-brain axis）调控PD病理提供了实验依据。
引言
帕金森病（PD）是一种常见的慢性进展性神经退行性疾病，其核心病理特征包括中脑黑质（SN）多巴胺能神经元的进行性变性丢失以及α-突触核蛋白（α-syn）异常聚集形成的路易体。近年来，微生物-肠-脑轴在PD发病机制中的作用日益受到关注。肠道菌群组成改变常见于PD患者，这种失调可能通过促进全身性和中枢炎症参与疾病进程。微生物产物如脂多糖（LPS）可激活促炎信号通路，其中Toll样受体4（TLR4）/核因子κB（NF-κB）信号通路是先天免疫反应和神经炎症的关键介质。该通路在小胶质细胞中的激活可驱动促炎因子释放，进而导致多巴胺能神经元变性。然而，特定肠道菌群改变与TLR4/NF-κB介导的神经炎症之间的精确机制关系尚未完全阐明。
材料与方法
动物模型建立
研究采用12只8周龄雄性C57BL/6J小鼠，随机分为对照组和模型组（n=6）。通过慢性低剂量颈背部皮下注射鱼藤酮（2.5 mg/kg/天，连续3周）建立PD小鼠模型。建模成功后通过转棒实验、爬杆实验和旷场实验评估运动协调功能与自发活动能力。
样本采集与指标检测
取中脑黑质组织和距肛门7cm处结肠组织，采用蛋白质印迹（Western blot）检测α-syn、TLR4和NF-κB蛋白表达；实时定量PCR（RT-qPCR）分析mRNA水平；酶联免疫吸附试验（ELISA）定量检测LPS及促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）含量；免疫组化观察结肠α-syn聚集情况。粪便样本通过16S rRNA测序进行菌群多样性、组成结构和差异丰度分析，并与TLR4/NF-κB通路相关炎症指标进行相关性分析。
结果
模型验证与运动功能障碍
鱼藤酮诱导的PD模型小鼠出现体重下降、毛发枯黄、运动迟缓等典型症状。行为学测试显示，模型组在转棒实验中的停留时间显著缩短（P < 0.01），爬杆实验的启动时间和完成时间显著延长（P < 0.01），旷场实验中的总运动距离、中心区域运动距离和进入中心区域次数均显著减少（P < 0.05或P < 0.01）。运动轨迹图和热力图进一步证实模型小鼠自发活动能力受损。
α-突触核蛋白异常聚集
蛋白质印迹和RT-qPCR结果显示，模型组小鼠中脑黑质α-syn蛋白和mRNA表达均显著升高（P < 0.01）。结肠组织免疫组化和RT-qPCR同样显示α-syn表达上调（P < 0.05或P < 0.01），表明鱼藤酮诱导了中枢与外周α-syn病理聚集。
TLR4/NF-κB通路激活
模型组中脑黑质和结肠组织中TLR4 mRNA和NF-κB mRNA表达均显著升高（P < 0.01），蛋白质印迹进一步证实TLR4和NF-κB蛋白水平上调（P < 0.05或P < 0.01），提示该通路在PD模型中广泛激活。
神经与肠道炎症反应
ELISA检测显示，模型组中脑和结肠组织中LPS含量显著增加（P < 0.01），促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6水平也显著升高（P < 0.05或P < 0.01），表明神经炎症与肠道炎症并存。
肠道菌群失调特征
16S rRNA测序显示模型组肠道菌群α多样性指数（Chao1、Shannon、Simpson）均显著降低（P < 0.01），β多样性分析显示组间菌群结构显著分离（R = 0.23, P = 0.0015）。在门水平，模型组拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度降低，放线菌门（Actinobacteria）和软壁菌门（Tenericutes）增加；在科水平，毛螺菌科（Lachnospiraceae）和拟杆菌科（Bacteroidaceae）丰度降低，丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae）和阿克曼菌科（Akkermansiaceae）丰度升高（P < 0.05或P < 0.01）。
菌群-炎症相关性分析
相关性热图显示特定菌科与行为学指标、α-syn表达、TLR4/NF-κB通路及炎症因子水平显著相关。毛螺菌科丰度与中脑TLR4 mRNA（R = -0.6, P = 0.043）、NF-κB mRNA（R = -0.83, P = 0.0014）及LPS水平呈负相关；丹毒丝菌科丰度与TNF-α水平正相关（中脑：R = 0.78, P = 0.0047；结肠：R = 0.76, P = 0.0059），与运动功能负相关；阿克曼菌科丰度与结肠TNF-α、IL-1β和LPS水平正相关；拟杆菌科丰度与转棒实验表现正相关（R = 0.83, P = 0.0017），与炎症指标负相关。
讨论
本研究成功构建了兼具外周肠道病变和中枢神经退行特征的PD小鼠模型，证实肠道菌群失调通过TLR4/NF-κB信号通路驱动神经炎症的机制。毛螺菌科和拟杆菌科等短链脂肪酸（SCFA）产生菌的减少削弱了抗炎信号，而丹毒丝菌科和阿克曼菌科等促炎菌群的增加加剧了肠道屏障破坏和LPS易位，形成肠-脑炎症恶性循环。菌群-炎症相关性网络进一步揭示了特定菌科作为PD潜在生物标志物的价值。
局限性与展望
本研究未通过粪菌移植（FMT）或抗生素干预验证菌群与炎症的因果关系，样本量较小且免疫参数覆盖范围有限。未来需深入探讨菌群代谢物（如SCFA、黏蛋白降解产物）通过TLR4/NF-κB通路调控神经元损伤的细节机制，并为微生物靶向治疗（如益生菌、饮食干预）提供精准策略。
