阿尔茨海默病APP/PS1小鼠模型肠道微生物宏基因组测序分析

摘要

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease(AD)）是一种神经退行性疾病。目前全世界范围内约有4.4亿人患阿尔茨海默病，且平均每秒有4人被诊断为AD患者，已严重地影响着人类的健康。诱发AD的因素很多，属于复杂疾病，目前研究更多集中在病理学特征和生物化学产物等方面，但发病原因及机制尚不十分清楚。近年来的研究表明，人类诸多疾病与肠道微生物存在关联，特别地肠道微生物与宿主免疫和神经系统间存在紧密联系。
　　本研究以双转基因（APP/PS1）阿尔茨海默病模型小鼠与同窝野生小鼠共42个个体作为研究对象，采用新一代高通量宏基因组测序方法对小鼠肠道微生物的群落组成、分布及其功能代谢通路进行了检测分析。
　　实验结果显示:
　　（1）水迷宫行为学观察实验显示，6月龄以后AD模型组与野生型组小鼠记忆和认知行为指标差异显著（p<0.05），AD模型组表现出明显的记忆和认知能力下降；免疫组化实验结果显示，AD小鼠大脑海马区淀粉样蛋白沉积多于野生型小鼠。以上结果说明，阿尔茨海默病小鼠模型构建成功并可以用于后续研究。
　　（2）随着实验动物年龄增长，AD模型组小鼠比野生型小鼠的肠道微生物多样性降低。
　　（3）AD模型组和野生型组小鼠肠道微生物的组成、分布和丰度发生了显著改变。在26个门中，优势菌群拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）在各月龄不同基因型小鼠都存在不同程度的变化和差异。在234个属中,乳酸杆菌属（Lactobacillus）、生丝微菌属（Hyphomicrobium）、Mucispirillum、普氏厌氧球菌（Anaerococcus）、生丝微菌属（Hydrogenophilus）、栖热菌属（Thermus）等在各月龄不同基因型小鼠都存在不同程度的变化和差异。
　　（4）灌服益生菌L.casei Zhang实验结果显示，无论是AD模型组还是野生型组，灌服益生菌组和对照组之间肠道微生物组成和分布发生了显著改变。说明灌服益生菌能够一定程度改变肠道微生物。
　　（5）针对性别因素分析发现，双歧杆菌属（Bifidobacterium）、假诺卡氏菌属（Pseudonocardia）和醋菌属（Acetobacter）等在不同性别组间存在显著差异，一定程度同AD性别发病特征呈现对应关系。
　　（6）微生物功能预测结果显示，AD模型组与野生型间差异菌种的代谢通路主要富集免疫类疾病、神经类疾病、细胞增殖和凋亡、内分泌系统、糖类合成与代谢。我们推想AD发病与肠道微生物间有可能通过“肠-脑-轴”调控系统产生联系和发挥作用的。

目录

声明

第一章 引言

1.1阿尔茨海默病

1.2肠道微生物

1.3“肠-脑-轴”调控系统

1.4研究目的与意义

第二章 材料与方法

2.1材料

2.2试剂与仪器

2.3实验方法

2.4数据处理和统计分析

第三章 结果分析

3.1验证AD模型构建情况

3.2肠道微生物宏基因组测序结果

3.3不同基因型小鼠粪便中微生物的分类和多样性

3.4不同生长期和基因型小鼠粪便中微生物的组成和丰度变化

3.5不同基因型和肠道段内容物微生物的差异

3.6肠道微生物差异细菌的功能预测

3.7灌服益生菌对肠道微生物的影响

第四章 讨论

4.1宿主基因型对肠道微生物的影响

4.2年龄因素与阿尔茨海默病及其肠道微生物

4.3性别因素与阿尔茨海默病及其肠道微生物

4.4肠道微生物与“肠脑轴”调控系统

第五章 结论

参考文献

致谢

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