花青素通过菌群-肠-脑轴改善孤独症症状

简介：《Attenuation of Autism-like Behaviors by an Anthocyanin-Rich Extract from Portuguese Blueberries via Microbiota-Gut-Brain Axis Modulation in a Valproic Acid Mouse Model》于2022年发表于International journal of molecular sciences期刊，研究者评估了葡萄牙蓝莓的富含花青素的提取物（ARE）对孤独症模型小鼠相关症状的改善能力，并探究了相关的分子机制，旨在寻找可能的孤独症干预方法。

1.研究背景

孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）在临床上具有高度异质性(个体差异大）。研究发现，大部分ASD患者存在胃肠道症状和炎症，包括腹泻、便秘和腹痛等，且其严重程度与ASD核心症状严重程度呈正相关关系，用益生菌干预和菌群移植等方法可以有效改善ASD儿童的胃肠道症状和部分核心症状。

文献表明，花青素可以降低小鼠结肠炎的严重程度，并缓解小胶质细胞驱动的神经炎症，在体外和体内疾病模型中已证实可治疗某些神经系统疾病。

2.研究方法

构建丙戊酸（VPA）小鼠模型，给怀孕的BALB/c雌性小鼠在妊娠第12.5天皮下注射VPA（500 mg/kg）或生理盐水，雄性后代小鼠口服富含花青素的提取物（ARE，30 mg/kg/d）或安慰剂，持续21天后，进行相关行为学实验和生化指标分析。

3.研究结果

(1) 花青素提取物ARE可改善VPA子代小鼠的社交障碍和重复行为

三箱实验中，与对照组相比（C组），VPA子代小鼠（VPA组）与陌生小鼠（Stranger 1）的社交互动时间降低，表现出社交能力缺陷；经ARE治疗后（VPA+ARE组），小鼠社交能力得到改善，且在社交阶段的总互动时间增加。

与对照组相比（C组），VPA子代小鼠（VPA组）与陌生小鼠（Stranger 2）的社交倾向性降低，总互动时间降低；经ARE治疗后（VPA+ARE组），小鼠社交倾向性所有提高，且总互动时间增加。

在重复刻板行为方面，VPA子代小鼠（VPA组）表现出明显症状，包括在笼子中的挖掘回合数增加和垂直探索（直立）时间减少等；经ARE治疗后（VPA+ARE组），VPA子代小鼠的重复行为得到明显缓解，垂直探索时间显著增加，但挖掘回合数与对照组（C组）无明显差异。

(2) 花青素提取物ARE降低VPA子代小鼠的神经炎症

研究通过观察小胶质细胞的形态变化，检测其活化标志物的mRNA水平，以评估ARE对神经炎症的影响。

研究发现，在VPA子代小鼠（VPA组）中，小胶质细胞活化标志物IL-1β、TNF-α、IL-6和CD11b等的mRNA水平显著上升，而经ARE治疗后（VPA+ARE组），其mRNA水平显著下调。

通过共聚焦显微镜检测其形态学发现，在VPA子代小鼠（VPA组）中观察到明显活化的小胶质细胞，去边缘化且呈现短而大的树突；经ARE治疗后（VPA+ARE组），小胶质细胞的总丝长度、总丝分支数和总丝体积都明显增加，表明ARE促进小胶质细胞向静息状态过渡。

(3) 花青素提取物ARE降低VPA子代小鼠的肠道炎症并调节肠道菌群组成

与对照组相比（C组），VPA子代小鼠（VPA组）肠道内COX-2、IL-1β、TNF-α和IL-6等炎症标志物的mRNA水平显著上升；经ARE治疗后（VPA+ARE组），其mRNA水平显著下调。

检测其肠道菌群发现，VPA子代小鼠（VPA组）肠道内梭菌属的丰度上升，而乳杆菌属的丰度降低；而ARE能增加乳杆菌属的丰度并降低梭菌属的丰度，调节肠道菌群的组成。

(4) 花青素提取物ARE促进VPA子代小鼠产生5-羟色胺

比较VPA子代小鼠（VPA组）与ARE治疗小鼠（VPA+ARE组）的5-羟色胺水平发现，ARE治疗可以促进VPA子代小鼠前额叶皮层和肠道（回肠和结肠）产生5-羟色胺，且在前额叶皮层中更为显著。

与VPA子代小鼠相比（VPA组），经治疗后的小鼠回肠、绒毛和隐窝中能产生5-羟色胺的细胞数增加。

(5) 花青素提取物ARE降低VPA子代小鼠的突触修剪失调

小胶质细胞在消除过度突触、促进大脑正常发育方面起着重要作用，突触修剪功能障碍与社会行为的受损有关。

研究发现，VPA子代小鼠PSD95/VGLUT（参与兴奋性突触传递的关键蛋白）的共定位显著增加，表明VPA子代小鼠的突触修剪功能受损；而ARE治疗可以有效降低VPA子代小鼠的过度突触，改善突触修剪受损现象。

4.研究结论

花青素治疗能够降低VPA子代小鼠的孤独症样行为，同时减轻神经炎症和肠道炎症，调节肠道菌群组成，提高大脑前额叶皮层和肠道中的5-羟色胺水平，并缓解VPA子代小鼠的突触功能障碍。

花青素通过调节菌群-肠-脑轴改善孤独症样行为，可能是孤独症干预的潜在方法。

参考文献：Serra D, Henriques JF, Sousa FJ, Laranjo M, Resende R, Ferreira-Marques M, de Freitas V, Silva G, Peça J, Dinis TCP, Almeida LM. Attenuation of Autism-like Behaviors by an Anthocyanin-Rich Extract from Portuguese Blueberries via Microbiota-Gut-Brain Axis Modulation in a Valproic Acid Mouse Model. Int J Mol Sci. 2022 Aug 17;23(16):9259.