دور الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء في الشيخوخة والاضطرابات العصبية المرتبطة بالشيخوخة: رؤى من نموذج ذبابة الفاكهة - الجزء 3

3.4. elav-Gal4;نموذج UAS-A 42

يمكن أيضًا إنشاء نماذج AD مثل ذبابة الفاكهة من خلال التعبير المباشر عن A 42 بطريقة عصبية شاملة. لقد وجدت مجموعتنا أن تنوع الكائنات الحية الدقيقة قد زاد بشكل كبير مع زيادة التعبير A 42 [55].

في السنوات الأخيرة، وجدت الأبحاث أن نموذج ذبابة الفاكهة قدم مساهمات كبيرة في الذاكرة. ورغم أننا لا نستطيع أن ننكر أن أساليبها التجريبية قاسية إلى حد ما، فقد استكشف العلماء كيفية اكتساب الجسم للمعلومات وتخزينها عن طريق قتل ذباب الفاكهة والتدخل في حواسه مثل الرؤية والشم والحركة. وكانت نتائج البحث هذه مهمة جدًا في تعزيز العلوم المعرفية البشرية.

ومن خلال تجارب ذبابة الفاكهة، كشف الباحثون عن العلاقة بين الذاكرة والجينات والجهاز العصبي، وعمقوا فهمنا لآلية تكوين الذاكرة البشرية. على سبيل المثال، من خلال تحفيز الجهاز الشمي لذبابة الفاكهة، نجح الباحثون في اكتشاف الخلايا العصبية المرتبطة بالذاكرة قصيرة المدى. هذه النتائج لها أهمية توجيهية فسيولوجية ومرضية مهمة وتوفر أفكارًا جديدة لعلاج الأمراض المرتبطة بالإنسان.

وفي الوقت نفسه، توفر نتائج الأبحاث هذه أيضًا منصة موثوقة لتطوير الأدوية القائمة على النماذج. ووفقا للدراسات ذات الصلة، فإن بعض الخلايا العصبية في ذباب الفاكهة تعتبر حرجة بشكل خاص. إذا تم التدخل في هذه الخلايا العصبية بواسطة المواد، فيمكن تحسين التأثير العلاجي للأمراض التي تصيب الإنسان بشكل كبير.

ولذلك، أثناء استكشاف نموذج ذبابة الفاكهة بنشاط، يجب علينا أيضًا اتباع اللوائح الأخلاقية والقانونية ذات الصلة لتقليل الضرر الذي يلحق بحيوانات التجارب. في النهاية، نعتقد أنه في ظل حماية الأخلاق والقوانين المعقولة، سيظل نموذج ذبابة الفاكهة يقدم مساهمات أكبر لفهم الذاكرة البشرية وعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لسيستانش أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأنه يحتوي على تأثيرات مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات ومضادة للشيخوخة، والتي يمكن أن تساعد في تقليل الأكسدة والتفاعلات الالتهابية في الدماغ، وبالتالي حماية صحة الدماغ. الجهاز العصبي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ Cistanche أيضًا تعزيز نمو وإصلاح الخلايا العصبية، وبالتالي تعزيز اتصال الشبكات العصبية ووظيفتها. يمكن أن تساعد هذه التأثيرات في تحسين الذاكرة والقدرة على التعلم وسرعة التفكير، كما يمكن أن تمنع حدوث الخلل المعرفي والأمراض التنكسية العصبية.

انقر فوق "معرفة" لتحسين الذاكرة قصيرة المدى

وباعتبارها البكتيريا المهيمنة في الأمعاء، فإن نسب Acetobacteraceae وLactobacillacea على مستوى الأسرة بينما تنخفض نسب Acetobacter وLactobacillus على مستوى الجنس بشكل كبير في AD Drosophila.

يكشف GC – MS عن الأسيتات وهو SCFA الأكثر وفرة وينخفض ​​بشكل كبير في المجموعة AD. على نحو متسق، ينخفض ​​مستوى SCFAs بما في ذلك الأسيتات بشكل ملحوظ في عينات البراز من الضعف الإدراكي الخفيف قبل الإصابة (aMCI) وينخفض ​​بشكل أكبر بشكل كبير في مرضى الزهايمر [56]. ناجبال وآخرون. تقرير انخفاض طفيف في خلات البراز وبروبيوناتين ضعف الإدراك الخفيف (MCI) المرضى [57].

تنقذ الإدارة داخل المعدة الإعاقات الإدراكية وتنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة في الفئران AD (APP / PS1) [58]. وتجدر الإشارة إلى أن دراسة أخرى وجدت أنه لا يوجد فرق كبير بين الأسيتات والبروبيونات مع انخفاض الزبدات في عينات البراز من الفئران [59].

كما تم الإبلاغ عن انخفاض SCFAs في الفئران GF AD (APP / PS1). تعمل مكملات SCFA على زيادة البلاك وتجنيد الخلايا الدبقية الصغيرة المرتبطة باللوحة وتقليل A داخل الخلايا في الخلايا الدبقية الصغيرة [60].

هناك حاجة إلى مزيد من التجارب لتوضيح دور SCFAs ومستقلبات الكائنات الحية الدقيقة الأخرى في التسبب في مرض الزهايمر. يمكن أن يحدث خلل التنسج المعوي المعوي عن طريق العدوى عن طريق الفم بالبكتيريا المعوية غير المسببة للأمراض (Ecc15) في الذباب البالغ [61].

يعمل دسباقتريوز على زيادة الأنماط الظاهرية المشابهة للإعلان في تعبير ذبابة الفاكهة A 42 في الدماغ دون التأثير على حاجز الأمعاء، بما في ذلك انخفاض العمر الافتراضي، والقدرة على التسلق، وزيادة فقدان الخلايا العصبية.

تعمل العدوى المعوية على تعزيز تنظيم نشاط Drosophila TNF eiger وJNK المصب بالإضافة إلى إنتاج AMPs (Dpt وDrs وAttA وCecA1) وROS.

يتم زيادة تجنيد الخلايا البلازمية الناجم عن ROS ، الضامة الوظيفية في ذبابة الفاكهة ، في دماغ ذباب AD ويؤدي إلى مسار TNF-JNK بعد خلل التنسج المعوي. يسلط هذا العمل الضوء أيضًا على الدور الأساسي للحديث المتبادل بين الأمعاء والدماغ الذي تتوسطه الكائنات الحية الدقيقة في التسبب في مرض الزهايمر.

4. الأمعاء الدقيقة في نموذج PD ذبابة الفاكهة

4.1. الميكروبات في الإنسان PD

مرض باركنسون (PD) هو ثاني أكثر الاضطرابات العصبية انتشارًا التي تؤثر على كبار السن [62]. سماته المرضية السائدة هي موت الخلايا العصبية الدوبامينية (DA) في المادة السوداء المكتنزة والتراكمات داخل الخلايا العصبية لأجسام ليوي.

يتم تغيير الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء لدى مرضى PD [63]. انخفضت وفرة Prevotellaceae، Blautia، Coprococcus، Roseburia، Faecalibacterium، وPrevotella في حين أن Enterobacteriaceae،E. coli، Ralstonia، Lactobacillus، Bifidobacterium، Verrucomicrobiaceae، Bacteroides، Parabacteroides، Akkermansia، Butyricimonas، Veillonella، Odoribacter، Mucispirillum، وBilophila تزيد من ميكروبات الأمعاء لدى مرضى PD [63-67].

يمكن أيضًا العثور على زيادة لاحقة في نفاذية الأمعاء [64]. من بين الكائنات الميكروبية المنخفضة، يمكن لأجناس Blautia وCoprococcus وRoseburia إنتاج الزبدات المضادة للالتهابات [65].

تنخفض وفرة العصوانيات لدى مرضى داء باركنسون الذين يعانون من الرعشات مقارنةً بأولئك الذين لا يعانون من هذه الأعراض، مما يشير إلى أن شدة داء باركنسون ترتبط بتغير الكائنات الحية الدقيقة [67]. يتم تنظيم SCFAs بشكل كبير في أمعاء مرضى داء باركنسون، مما يؤدي إلى تأثيرات عميقة على الالتهاب وتلف حاجز الأمعاء في تطور PD [68].

4.2. elav-Gal4؛ نموذج UAS-Synuclein

باعتباره المكون الرئيسي لأجسام ليوي، يساهم السينوكلين في مرض باركنسون عن طريق التجميع في خيوط غير قابلة للذوبان. تضاعف أو طفرة (A53T، A30P، أو E46K) من -synucleinis الموجودة في الأشكال العائلية لمرضى PD [62].

تم عبور خط elavC155-GAL4 البكر إلى ذكور UAS- -synucleinA53T لجعل ذرية F1 تعبر عن A53T -synuclein في الدماغ كنموذج PD. العلاج باستخدام مستقلبات حمض الفينول، بما في ذلك 3-HBA، 3،4-diHBA، و3-HPPA، يمنع تكوين ثنائيات السينوكلين والقواطع في المختبر ويحسن قدرة تسلق ذباب PD في الجسم الحي [69]. ب.

ovatus قادرًا على تحويل الفلافانول كاتشين والإبيكاتشين (C/EC) إلى DHCA و3 و4-diHBA و3-HBA. بالإضافة إلى ذلك، B. ovatus، E.

يمكن لـ Atlanta وE. coli أيضًا إنشاء DHCA، و3-HPPA، و3، و4-diHBA، و3-HBA من خلال عملية مستقلة عن aC/EC. تكشف هذه الدراسة أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء من المحتمل أن تعدل الفلافانول الغذائي للحماية من التسبب في مرض PD.

4.3. PINK1 نموذج متحولة

يتم تحديد الجينات المرتبطة بوظيفة الميتوكوندريا، بما في ذلك Parkin وDJ-1 وkinase المفترض الناجم عن PTEN 1 (PINK1)، على أنها جينات مرتبطة بـ PD. PINK1 هو جين مشفر بالنواة ويستهدف الميتوكوندريا.

تُظهر النماذج الحيوانية ذات الطفرة الوردية أعراف الميتوكوندريا المجزأة، الحساسة للإجهاد التأكسدي، مصحوبة بعيوب الحركة وفقدان الخلايا العصبية DA. تُظهر طفرات ذبابة الفاكهة PINK1 (PINK1B9) انخفاضًا في العمر الافتراضي وعيوب التسلق والطيران وتدهور عضلات الطيران وفقدان الخلايا العصبية DA في منطقة PPL1، والتي يمكن إنقاذها بواسطة ملحق EGCG [70].

يتم أيضًا إنقاذ تنوع الكائنات الحية الدقيقة المتناقصة بواسطة EGCG في ذباب PINK1B9. EGCG يقلل من البكتيريا البروتينية ويزيد من الثباتيات والبكتيرويدات على مستوى الشعبة في ذباب PD.

باعتباره الجنس المهيمن في الكائنات الحية الدقيقة في ذبابة الفاكهة، يتم تثبيط وفرة الأسيتوباكتر والعصية اللبنية بعد علاج EGCG في ذباب PINK1B9. يؤدي التغير الميكروبي المعوي الناجم عن سلالة Lactobacillus plantarum KJ01 إلى إضعاف تأثير الإنقاذ بوساطة EGCG على حركة الذبابة في نموذج PD الوراثي (ذباب PINK1B9) والنموذج الجيني × البيئي (ذباب PINK1B9 المكشوف بالروتينون).

تقترح هذه الدراسة الوظيفة الرئيسية للميكروبات في دور الحماية العصبية لـ EGCG في مرض باركنسون.

5. الاستنتاجات والمنظور المستقبلي

تجدر الإشارة إلى أن معظم الدراسات المذكورة أعلاه أجريت إما على الإناث [20,22,27,32,33,37,39,55,69] أو على الذكور [21,24-26,28,29,34,35] ،41،52،53،61،70] نماذج. وقد وجد أن وفرة A.

Pasteurianus وL. plantarum وL. fructivoransalter بالمثل في الذكور والإناث ذبابة الفاكهة [71]. ومع ذلك، فإن كلا من ذبابات w1118 وcanton S تؤوي المزيد من المكورات المعوية، والتي قد تتداخل مع استعمار الأسيتوباكتر والعصية اللبنية أثناء الشيخوخة.

وبناء على ذلك، تعيش إناث الذباب لفترة أطول بكثير من الذكور سواء في الخميرة المنخفضة أو في وسط الخميرة العالية [72]. يُظهر الذكور أيضًا المزيد من فقدان الخلايا العصبية DA وعيوب الحركة التي تعتمد على الشيخوخة [73].

هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتحقق من صحة ما إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة تساهم في الاختلاف المعتمد على الجنس في الشيخوخة والتنكس العصبي. مع مزايا تكوين المجتمع الميكروبي البسيط، تعد ذبابة الفاكهة أداة قوية لتوضيح مساهمة الكائنات الحية الدقيقة في الشيخوخة والتنكس العصبي المرتبط بالشيخوخة.

يمكن أن يؤثر التغير الناتج عن الشيخوخة في الكائنات الحية الدقيقة قبل تلف الأمعاء على مسارات إشارات مختلفة عبر المستقلبات ويمارس تأثيرات مفيدة أو ضارة على طول العمر والتنكس العصبي (الشكل 1).

تم تطوير استراتيجيات التدخل التي تستهدف الكائنات الحية الدقيقة في ذبابة الفاكهة إما عن طريق المعالجة الكيميائية أو الفيزيائية لتحسين الشيخوخة الصحية. لقد ثبت أن العديد من النتائج المستخلصة من ذبابة الفاكهة محفوظة بدرجة عالية في الثدييات، مما يزيد من التحقق من صحة قيمة هذا النموذج في أبحاث الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بالشيخوخة والتنكس العصبي.

مساهمات المؤلف: المفاهيم، YK؛ إعداد المسودة الأصلية للكتابة، YK، وLW؛ ومراجعة الكتابة والتحرير، YK وBJ؛ إدارة المشروع، YK؛ الحصول على التمويل، لقد قرأ YK Allauthors النسخة المنشورة من المخطوطة ووافق عليها.

التمويل: تم تمويل هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، رقم المنحة 31200804؛ صناديق البحوث الأساسية للجامعات المركزية، وزارة التعليم بجامعة جنوب شرق الصين، رقم المنحة. 2242020K40127; المختبر الرئيسي لعلم التشوهات التجريبي التابع لوزارة التعليم، جامعة شاندونغ.

بيان مجلس المراجعة المؤسسية: لا ينطبق.

بيان الموافقة المستنيرة: لا ينطبق.

بيان توفر البيانات: لا ينطبق.

شكر وتقدير: نشكر زملائنا في SEU على اقتراحاتهم المفيدة.

تضارب المصالح: المؤلفون يعلنون عدم وجود تضارب في المصالح.

مراجع

1. لوبيز-أوتين، سي.؛ بلاسكو، MA؛ الحجل، L.؛ سيرانو، م.؛ كرومر، ج. السمات المميزة للشيخوخة. الخلية 2013، 153، 1194-1217.[CrossRef]

2. بارتلز، ت.؛ دي شيبر، S .؛ يقوم Hong، S. Microglia بتعديل التنكس العصبي في مرض الزهايمر ومرض باركنسون. ساينس 2020، 370، 66-69. [المرجع المتقاطع]

3. كيم، س.؛ جازوينسكي، SM ميكروبات الأمعاء والشيخوخة الصحية: مراجعة مصغرة. علم الشيخوخة 2018، 64، 513-520. [المرجع المتقاطع]

4. إركوسار، ب.؛ Leulier، F. الكائنات الحية الدقيقة البالغة العابرة، وتوازن الأمعاء، وطول العمر: رؤى جديدة من نموذج ذبابة الفاكهة.FEBS Lett. 2014، 588، 4250-4257. [المرجع المتقاطع]

5. بانا، ب.؛ كابريرو، ف. الميكروبيوم والشيخوخة. آنو. القس جينيه. 2019, 53, 239-261. [المرجع المتقاطع]

6. ماكجورك، إل. بيرسون، أ. بونيني، NM ذبابة الفاكهة كنموذج في الجسم الحي لمرض التنكس العصبي البشري. علم الوراثة 2015، 201،377-402. [المرجع المتقاطع]

7. بايبر، إم دي دبليو؛ بارتريدج، L. ذبابة الفاكهة كنموذج للشيخوخة. الكيمياء الحيوية. بيوفيس. اكتا (BBA)-مول. ديس الأساس. 2018، 1864، 2707–2717.[CrossRef]

8. شين، SC. كيم، S.-H .؛ أنت، ح. كيم، ب. كيم، ايه سي؛ لي، K.-A.؛ يون، J.-H؛ ريو، J.-H؛ لي، W.-J. تعدل ميكروبيوم ذبابة الفاكهة التوازن التنموي والتمثيل الغذائي للمضيف عبر إشارات الأنسولين. العلوم 2011، 334، 670-674. [CrossRef] [مجلات]

9. ستوريلي، جي؛ ديفايي، أ. إركوسار، ب. هولز، P.؛ رويت، J .؛ Leulier، F. Lactobacillus plantarum يعزز النمو الجهازي لذبابة الفاكهة عن طريق تعديل الإشارات الهرمونية من خلال استشعار المغذيات المعتمد على TOR. خلية ميتاب. 2011، 14، 403-414. [CrossRef] [مجلات]

10. شوارزر، م.؛ مكي، ك.؛ ستوريلي، ج. ماتشوكا جاييت، أنا؛ سروتكوفا، د.؛ هيرمانوفا، ب. مارتينو، أنا؛ بلمند، س. هودكوفيتش، ت.؛ هدى، أ؛ وآخرون. تحافظ سلالة Lactobacillus plantarum على نمو الفئران الرضع أثناء نقص التغذية المزمن. العلوم 2016، 351،854-857. [CrossRef] [مجلات]

11. ياتسونينكو، ت.؛ ري، FE؛ ماناري، م.؛ تريهان، أنا. دومينغيز بيلو، إم جي؛ كونتريراس، م. ماجريس، م. هيدالجو، ج.؛ بالداسانو، RN؛ أنوخين، أ. وآخرون. يتم عرض ميكروبيوم الأمعاء البشرية عبر العمر والجغرافيا. طبيعة 2012، 486، 222-227. [CrossRef] [مجلات]

12. راجونود، إي. بيراجين، أ. ميكروبات الأمعاء باعتبارها المتحكمات الرئيسية في الشيخوخة "الصحية" لكبار السن. مناعة. الشيخوخة 2021, 18,1–11. [CrossRef] [مجلات]

For more information:1950477648nn@gmail.com