間欠的なファスティングは、腸内細菌叢のリモデリングによる代謝の変化で、マウスのアルツハイマー病を予防する

2023年4月30日 10:27

発行：2022年11月17日
間欠的なファスティングは、腸内細菌叢のリモデリングによる代謝の変化で、マウスのアルツハイマー病を予防する

https://www.nature.com/articles/s43587-022-00311-y

潘睿元（パンルイユアン）さん
ジン・チャン（Jing Zhang）、
...
袁善強（えんぜんきょう
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Nature Aging 2巻1024-1039ページ（2022年）この記事を引用しています。
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アブストラクト
アルツハイマー病（AD）は、有効な臨床治療がない最も一般的な認知症である。ここでは、間欠的な絶食（IF）が、トランスジェニックADマウスモデル（5XFAD）における認知機能とAD様病態を改善することを示す。IFは、乳酸菌などのプロバイオティクスが有意に濃縮され、腸内細菌組成を変化させる。腸内細菌叢の組成の変化は、代謝活動や代謝物の産生に影響を与える。糞便内容物のメタボロームプロファイリング解析により、IFは炭水化物代謝（例えば、グルコース）の低下とアミノ酸（例えば、サルコシンやジメチルグリシン）の存在量の増加をもたらすことが明らかになりました。興味深いことに、IFで上昇したサルコシンやジメチルグリシンを投与すると、5XFADマウスにおいて、認知機能低下、アミロイドβ（Aβ）負荷、グリア過剰活性化の改善などIFの保護効果を模倣できることがわかった。このことから、IF療法は、少なくとも腸-微生物叢-代謝物-脳という軸を通してADの進行を予防する可能性があり、革新的なAD治療の道筋を構成していることが示されました。
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データの有無
16S rRNAの配列データはNCBI Sequence Read Archiveに寄託され、アクセッション番号で入手可能である： PRJNA872262で公開されている。メタボロミクスデータは、補足表1に記載されている。ソースデータは本論文内で提供されている。この研究で生成・分析された追加データは、合理的な要求があれば、対応する著者から入手可能である。
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謝辞
本研究は、中国国家自然科学基金（Z.Y.に助成金82230042、81930029、81630026）、国家主要プロジェクト支援プログラム（Z.Y.に助成金2019-JCJQ-ZD-195）、中国ポストドクター科学基金（R.-Y.Pに助成金2020M683748）により支援されています。
著者情報
著者ノート
これらの著者は均等に貢献した： Rui-Yuan Pan, Jing Zhang.
著者と所属
北京基礎医科学研究所脳科学センター（中国・北京
潘睿元、張静、王金雷、王銀怡、梁陽、劉志強、袁曾強
北京放射線医学研究所認知・精神衛生研究センター（中国・北京市
李志慧＆張成剛
中国華南大学衡陽医学院第二附属病院神経科（中国衡陽市
ヤジン・リャオ
山西中医薬大学（中国・金鐘市
張静、宋麗娟、余傑中
貢献度
Z.Y.は、プロジェクトを構想し、指揮した。R.-Y.P.とJ.Z.は、実験の設計と実施、データの解析、原稿の執筆を行った。J.W.とYang Liaoは、動物行動学的テストに協力した。Y.W.は電気生理学的記録を実施した。Z.L.は、腸内細菌叢のバイオインフォマティクス解析に協力した。Yajin Liao、C.Z.、Z.L.、L.S.、J.Y.がデータ解析に協力した。すべての著者が原稿について議論し、コメントした。
対応する著者
Rui-Yuan PanまたはZengqiang Yuanに対応する。
倫理に関する宣言
競合する利益
著者は、競合する利害関係を宣言していない。
査読
ピアレビュー情報
Nature Agingは、Mark Mattson、Yvonne Nolan、およびその他の匿名の査読者の方々に感謝します。
追加情報
出版社からのコメント Springer Natureは、出版された地図や機関所属の管轄権の主張に関して中立を保っています。
拡張データ
Extended Data Fig. 1 IFは5XFADマウスのAβの発現レベルを低下させる。
5XFAD-ALマウスおよび5XFAD-IFマウスの海馬溶解液におけるAβのウェスタンブロット解析（左パネル）、およびAβレベルの定量化（右パネル、各群n = 4マウス）。データは平均値±SEMで表される。p < 0.01. 両側不対スチューデントt-test。
出典データ
Extended Data Fig. 2 IFは5XFADマウスにおいてmTORシグナルを抑制し、オートファジーを活性化する。
a, WT-AL、5XFAD-AL、5XFAD-IFマウスの海馬溶解液における指示タンパク質（または修飾）のウェスタンブロット分析。 b, aに示した指示タンパク質レベルの定量化（n = 4マウス／グループ）。データは平均値±SEMで表される。*p < 0.05およびp < 0.01；N.S.、有意ではない。一元配置分散分析（One-way ANOVA）、およびTukeyの多重比較テスト。
出典データ
Extended Data 図3 IFは腸内細菌叢の代謝に大きな変化をもたらす。
a、Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）パスウェイ解析により、腸内細菌叢の生物学的プロセスが有意に異なることを示す。 b、WT-AL、5XFAD-AL、5XFAD-IFマウスの、示されたパスウェイに関わる腸内細菌群の予測機能を示すヒートマップ。
Extended Data Fig. 4 5XFADマウスの体重および食物摂取量に対するIFおよびABXの影響。
a, ビヒクルまたはABXを7日間経口投与した5XFADマウスの糞便ホモジネートの細菌コロニー形成（左パネル）、細菌をPBSで回収し、600nmで光学濃度（O.D.）を測定した（右パネル、各群n = 3）。 b, 6ヶ月齢の指示群マウスから採取した盲腸の画像（左パネル）と相対盲腸体積の定量化（右パネル、各群 n = 4）。c, 実験期間中毎日モニターした標記群マウスの体重 d, 実験開始時と終了時の標記群マウスの体重 e, f, 標記群マウスの2日あたりの食物摂取量（c）および累積食物摂取量（d）. マウス数は、WT-AL群：n＝12匹、5XFAD-AL群：n＝10匹、5XFAD-IF群および5XFAD-IF＋ABX群：n＝11匹である。データは平均値±SEMで表される。p < 0.01および*p < 0.001; N.S.、有意ではない。両側対なしのスチューデントt-テスト（aおよびb）または一元配置分散分析（d）、次いでTukeyの多重比較テスト。
出典データ
Extended Data Fig. 5 マウスの血清および脳におけるSarおよびDMGのUPLC-MS分析。
aおよびb、WT-AL、5XFAD-ALおよび5XFAD-IFマウスの血清および脳サンプル中のSarおよびDMGレベル（n = 3マウス/グループ）。cおよびd、生理食塩水、SarまたはDMGをi.p.注射した1時間後のマウス血清および脳サンプル中のSarおよびDMGレベル（n = 3マウス/グループ）。データは、平均値±SEMで表される。*p < 0.05 および **p < 0.01。両側無対称Student's t-test（cおよびd）または一元配置分散分析（aおよびb）、次いでTukeyの多重比較検定。
出典データ
Extended Data Fig. 6 WTマウスの体重、摂餌量、認知力に及ぼすSarまたはDMGの影響。
a, WTマウスにおける薬物治療戦略を示す模式図. b, 実験期間中、標記群のマウスの体重を毎日モニターした. c, d, 標記群のマウスの毎日の食物摂取量（c）および累積食物摂取量（d）. e, MWMテストの訓練期間中のプラットフォームまでの移動距離 f-i, MWMテストのプローブトライアルにおけるターゲットへの初回進入の潜時（f）、ターゲット進入（g）、ターゲット象限での滞在時間（h）、平均泳速度（i） j, マウスのNORテストの認識指数．マウスの数は、WT群およびWT＋Sar群はn＝11匹、WT＋DMG群はn＝9匹である。データは、平均値±SEMで表される。*p < 0.05, **p < 0.01, and ***p < 0.001; N.S., not significant. 両側無対称のStudent's t-test（j）またはone-way ANOVA（f-i）、その後Tukeyの多重比較テストに従う。
出典データ
Extended Data Fig. 7 SarまたはDMG処理により、5XFADマウスのAβの発現レベルが低下する。
5XFADマウス、5XFAD + Sarマウス、5XFAD + DMGマウスの海馬溶解液におけるAβのウェスタンブロット解析（左パネル）、およびAβレベルの定量化（右パネル、各群n = 4マウス）。データは平均値±SEMで表される。*p < 0.05. 両側不対スチューデントt-test。
出典データ
補足情報
報告書の概要
補足表1
メタボロミクスの生データです。
ソースデータ
ソースデータ図1
統計的なソースデータです。
ソースデータ Fig.
統計的な出典データ。
出典データ Fig.
未処理のウェスタンブロット。
出典データ Fig.4
統計的なソースデータ。
出典データ Fig.
統計的なソースデータ。
出典データ Fig.6
統計的出典データ。
出典データ Fig.7
統計的なソースデータ。
ソースデータ拡張データ図1
統計的出典データ。
出典データ拡張データ Fig.
未処理のウェスタンブロット。
出典データ拡張データ Fig.
統計的出典データ。
ソースデータ拡張データ Fig.
未加工のウェスタンブロット。
ソースデータ拡張データ Fig.
統計的なソースデータ。
ソースデータ拡張データ Fig.
統計的なソースデータ。
ソースデータ拡張データ Fig.
統計的出典データ。
ソースデータ拡張データ Fig.7
統計的出典データ。
出典データ拡張データ Fig.
未処理のウェスタンブロット。
権利と許可
シュプリンガー・ネイチャーまたはそのライセンサー（学会やその他のパートナー）は、著者またはその他の権利者との出版契約に基づき、本論文の独占的権利を有しています。本論文の受理済み原稿版の著者によるセルフアーカイブは、かかる出版契約の条件および適用法のみに従います。
転載と許可
この記事について
この記事を引用する
Pan, RY., Zhang, J., Wang, J. et al. 間欠的絶食は、腸内細菌叢のリモデリングによる代謝の変化により、マウスのアルツハイマー病から保護します。Nat Aging 2, 1024-1039 (2022). https://doi.org/10.1038/s43587-022-00311-y
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2021年12月08日受領
2022年10月11日受理
2022年11月17日発行
発行日2022年11月
DOIhttps://doi.org/10.1038/s43587-022-00311-y
対象者
エイジング
アルツハイマー病
微生物学
この記事の引用元は
間欠的なファスティングでアルツハイマー病を遅らせる
サラ・ニコラ
イヴォンヌ・M・ノーラン（Yvonne M. Nolan
ネイチャーエイジング(2022年)
ネイチャーエイジング（Nat Aging）ISSN2662-8465（オンライン版）
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