2023年1月31日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)實驗室Yaoxing Chen團(tuán)隊在《Microbiome》上發(fā)表題為“Gut microbiota-derived metabolites mediate the neuroprotective effect of melatonin in cognitive impairment induced by sleep deprivation”的文章，表明腸道微生物及其代謝產(chǎn)物介導(dǎo)褪黑素對睡眠剝奪誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙的改善作用。

在這篇文章中，云克隆試劑盒【腫瘤壞死因子α(TNFa)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫吸附試驗法)，SEA133Mu；白介素6(IL6)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫吸附試驗法)，SEA079Mu；白介素4(IL4)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫吸附試驗法)，SEA077Mu；白介素10(IL10)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫吸附試驗法)，SEA056Mu】受到科研工作者的認(rèn)可，榮登優(yōu)秀國際期刊。

睡眠不足是一個嚴(yán)重的全球健康問題，后果包括記憶力減退和胃腸功能障礙。在生理和病理條件下，腸道菌群可能通過微生物-腸道-大腦軸影響大腦穩(wěn)態(tài)。研究結(jié)果表明，腸道微生物群失調(diào)在睡眠剝奪(SD)引起的認(rèn)知障礙中起著關(guān)鍵作用。作者先前的研究表明，褪黑素可以有效改善SD引起的認(rèn)知障礙和腸道微生物群紊亂，但其作用機(jī)制尚不清楚。

在這項研究中，作者進(jìn)一步探討了腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物對褪黑素改善SD誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙的影響。SD腸道微生物群移植到正常小鼠體內(nèi)，導(dǎo)致海馬小膠質(zhì)細(xì)胞過度激活和神經(jīng)元凋亡、認(rèn)知能力下降和結(jié)腸微生物群紊亂，表現(xiàn)為氣單胞菌和LPS水平升高，毛螺菌科NK4A136和丁酸鹽水平降低。所有這些狀況都通過褪黑素處理SD小鼠腸道微生物群的移植得以逆轉(zhuǎn)。氣單胞菌定殖和添加LPS在小鼠海馬中產(chǎn)生炎癥反應(yīng)和空間記憶障礙。通過補(bǔ)充褪黑素，伴隨著氣單胞菌和LPS水平的降低，這些變化得以逆轉(zhuǎn)。睡眠不足小鼠服用丁酸鹽可恢復(fù)炎癥反應(yīng)和記憶障礙。在體外，補(bǔ)充LPS引起B(yǎng)V2細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，補(bǔ)充丁酸鹽可改善炎癥反應(yīng)。丁酸鹽的這種改善作用被MCT1抑制劑和HDAC3激動劑預(yù)處理阻斷。

綜上所述，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物介導(dǎo)褪黑素對SD誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙的改善作用。可能的機(jī)制是褪黑素下調(diào)結(jié)腸中氣單胞菌和LPS的水平，并上調(diào)結(jié)腸中毛螺菌科NK4A136和丁酸鹽的水平。這些變化通過TLR4/NF-κB和MCT1/HDAC3信號通路之間的串?dāng)_減輕了海馬的炎癥反應(yīng)和神經(jīng)元凋亡。

                                                                                        圖1.腸道菌群介導(dǎo)褪黑素在睡眠剝奪引起的記憶障礙中的神經(jīng)保護(hù)作用

                                                                                        圖2.褪黑素可改善由氣單胞菌定植引起的小鼠神經(jīng)信息和記憶障礙的發(fā)生

                                                                                               圖3.褪黑素改善小鼠脂多糖誘導(dǎo)的神經(jīng)信息和記憶障礙

                                                                                     圖4.褪黑素通過微生物-腸道-大腦軸對睡眠剝奪引起的認(rèn)知障礙的保護(hù)作用