《Experimental Neurology》：Stool-derived extracellular vesicles increase inflammasome signaling and regulate the gut-brain axis after stroke in Alzheimer's disease transgenic mice
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阿爾茨海默�。ˋD）患者卒中后腸道功能障礙會導致神經功能惡化。研究人員針對糞便來源的細胞外囊泡（EV）在光血栓性卒中（PTS）后腸腦軸中的作用展開研究，發現其能影響炎癥小體信號通路，這對理解 AD 與卒中關系意義重大。
在健康領域，卒中與阿爾茨海默�。ˋD）一直是備受關注的難題。卒中作為全球第二大死因，每年約有 550 萬人因此失去生命，且半數幸存者會留下慢性殘疾；AD 則是美國第七大常見死因。這兩種疾病常常相伴出現，給患者帶來極大痛苦。然而，它們之間的相互影響以及對全身器官的并發癥影響十分復雜，至今仍未被完全了解。臨床研究發現，AD 患者比非 AD 患者更容易患腦血管疾病，而且卒中還會促使 AD 神經病理學變化，比如異常蛋白淀粉樣 β（Aβ）的積累，Aβ 積累又與血管生理功能受損有關。
隨著年齡增長，人們患 AD 和卒中的風險都在增加。AD 患者會出現與年齡相關的癡呆癥狀，卒中也常發生在老年人身上。而且，這兩類患者還常伴有胃腸道（GI）并發癥，像腸易激綜合征、便秘等。更值得注意的是，卒中患者若出現胃腸道并發癥，神經功能預后往往更差，這暗示著腸道和大腦之間存在雙向聯系。
此前研究表明，炎癥小體誘導的細胞死亡在卒中后腸腦軸的破壞中起重要作用，卒中后釋放的細胞外囊泡（EVs）會攜帶炎癥小體蛋白，引發全身炎癥反應。炎癥小體是一種多蛋白復合物，能激活半胱天冬酶 - 1（caspase-1），促使白細胞介素 - 1β（IL-1β）和白細胞介素 - 18（IL-18）成熟，激活的 caspase-1 還會通過切割 Gasdermin-D（GSDMD）引發細胞焦亡（pyroptosis），細胞焦亡會使細胞膜形成孔洞并破裂。炎癥小體激活與 AD 轉基因小鼠大腦中的小膠質細胞激活正相關，還參與了卒中后神經炎癥的進展，在慢性腸道疾病中也發揮著作用。
為了深入探究這些復雜的關系，美國邁阿密大學的研究人員開展了一項研究，相關成果發表在《Experimental Neurology》上。研究人員提出假設：衰老和 AD 患者發生卒中后會釋放糞便來源的 EVs，這些 EVs 會破壞腸腦軸，并在腦損傷后誘導大腦發生細胞焦亡。
研究人員使用了 10 - 12 個月大的雄性和雌性 3xTg 小鼠（一種用于研究 AD 病理進展的小鼠模型，10 - 12 個月大時已表達 Aβ 斑塊并開始出現 tau 纏結）和野生型（WT）小鼠。實驗前，所有小鼠在溫度控制在 22°C、12 小時光照 / 黑暗循環的環境中適應至少 7 天，且實驗程序經過邁阿密大學動物護理和使用委員會批準，遵循相關指南。
研究人員采用了多種關鍵技術方法。首先是光血栓性卒中（PTS）模型構建，通過該模型在小鼠腦部誘導出皮質梗死。其次，運用蛋白質免疫印跡（Western Blot）和免疫組織化學分析來檢測腸道和皮質組織中的炎癥小體信號蛋白、GSDMD 和 Aβ。還利用 FITC - 葡聚糖測定法在 PTS 后 3 天測量腸道通透性。另外，通過過繼轉移實驗評估 PTS 小鼠糞便來源的 EVs 對受體小鼠炎癥小體信號通路的影響。
1. 梗死面積和死亡率
研究人員在 3xTg 和 WT 老年小鼠中誘導 PTS，不過文中未提及梗死面積和死亡率相關的具體結果。
2. 行為學測試
在 PTS 后 3 天，3xTg - PTS 小鼠與 WT - PTS 小鼠相比，感覺運動轉棒實驗（Rotarod performance）表現明顯受損。在曠場實驗（Open Field test）和新物體識別實驗（Novel Object Recognition test）中，WT 和 3xTg 的 PTS 小鼠與各自的假手術組相比都存在缺陷，這表明卒中會影響小鼠的運動和認知能力，且 3xTg 小鼠在感覺運動方面受影響更嚴重。
3. 腸道形態和通透性
PTS 后 1 個月，3xTg - PTS 小鼠與 WT - PTS 小鼠相比，腸道形態發生紊亂；PTS 后 72 小時，3xTg - PTS 小鼠腸道通透性增加，說明卒中會對 3xTg 小鼠的腸道結構和功能產生不良影響。
4. 免疫組織化學分析
免疫組織化學分析顯示，PTS 后，3xTg 和 WT 小鼠的大腦和腸道中均出現小膠質細胞激活形態，且存在 GSDMD 和 Aβ，表明卒中引發了炎癥反應和相關蛋白的變化。
5. 過繼轉移實驗
將 PTS 小鼠糞便來源的 EVs 過繼轉移到 WT 小鼠體內后，受體小鼠大腦皮質中的炎癥小體信號蛋白水平升高，說明糞便來源的 EVs 可以影響大腦中的炎癥小體信號通路。
研究結論表明，糞便來源的 EVs 炎癥小體信號通路和細胞焦亡在卒中后雙向腸腦軸的破壞中起重要作用，會加劇老年 WT 和 3xTg 小鼠的 AD 病理變化。這一研究意義重大，為理解卒中與 AD 之間的關系提供了新的視角，有助于開發針對這兩種疾病的新治療策略。通過深入研究糞便來源的 EVs 在腸腦軸中的作用機制，未來或許可以找到干預靶點，改善患者的神經功能預后，減輕 AD 患者的病情，為相關疾病的治療帶來新的希望 。
