Gut Lachnospiraceae家族通过增加L-精氨酸的水平，有助于改善与白质损伤相关的认知功能衰退

《Cellular & Molecular Biology Letters》：Gut Lachnospiraceae improves white matter injury-related cognitive decline by increasing L-arginine

脑白质损伤（WMI）与肠道菌群失调及L-精氨酸水平下降相关，补充L-Arg或特定菌群可改善认知功能。

　　

摘要

背景

白质损伤（WMI）是脑小血管疾病中最常见的病变类型，也是导致认知能力下降的主要原因之一。最近的研究强调了肠道微生物群在调节脑部疾病中的关键作用。然而，肠道微生物群在WMI相关认知能力下降中的作用仍不明确。

方法

建立了一种双侧颈动脉狭窄（BCAS）的小鼠模型，以模拟WMI及其相关的认知能力下降。通过粪便微生物群移植来验证肠道微生物群失调与WMI之间的因果关系。使用16S rRNA基因测序来分析肠道微生物群及其潜在功能。采用非靶向代谢组学方法鉴定差异代谢物。通过Y迷宫测试、新物体识别测试和恐惧条件反射测试来评估认知功能。利用体内成像、免疫染色和电子显微镜技术来评估WMI。通过免疫荧光染色、EdU细胞增殖检测和Western blotting技术研究少突胶质细胞、小胶质细胞和血脑屏障的变化。还纳入了缺血性WMI患者，以探讨血清L-精氨酸（L-Arg）水平、脑部成像结果与认知功能之间的关联。

结果

我们发现BCAS小鼠表现出肠道微生物群失调和精氨酸生物合成减少，血清及白质中的L-Arg水平降低。BCAS小鼠的粪便微生物群可导致正常小鼠出现WMI及相关认知能力下降。缺血性WMI患者的血清L-Arg水平降低，并且与WMI和认知能力下降密切相关。重要的是，L-Arg补充剂能够改善BCAS小鼠的WMI相关认知能力下降。从机制上讲，L-Arg促进了少突胶质细胞前体细胞的增殖和分化，增强了小胶质细胞的抗炎活性，并减少了血脑屏障的通透性，从而缓解了WMI相关的认知能力下降。此外，Lachnospiraceae菌科被确定为肠道向大脑输送L-Arg的主要来源。补充Lachnospiraceae菌科可以有效缓解WMI相关的认知能力下降。

结论

总体而言，我们的研究揭示了肠道微生物群（尤其是Lachnospiraceae菌科）和L-Arg在改善WMI相关认知能力下降中的关键作用，为理解和治疗WMI相关认知障碍提供了新的策略。

图形摘要