科研|J EXP MED（IF：14）：肠道菌群通过小胶质细胞调节小鼠大脑的Aβ淀粉样蛋白变性

编译：微科盟煎蛋，编辑：微科盟小编、江舜尧。

微科盟原创微文，欢迎转发转载，转载须注明来源《微生态》公众号。

导读  

之前的研究证明雄性APPPS1-21小鼠肠道微生物群的抗生素（ABX）紊乱导致淀粉样蛋白β（Aβ）斑块病理减少以及斑块相关小胶质细胞表型改变。本研究表明，对断奶前雄性小鼠用高剂量ABX进行7天的短期处理与9周龄时小鼠Aβ淀粉样变性、斑块局部小胶质细胞形态和Aβ相关退行性变化的减少有关。更重要的是，将转基因(Tg)或WT雄性供体的粪便微生物群(FMT)移植到ABX处理的雄性小鼠中，完全恢复了Aβ淀粉样变性、小胶质细胞局部斑块形态和Aβ相关的退行性变化。转录组研究表明，对照组与ABX处理的雄性小鼠之间存在显著差异，而Tg小鼠粪便移植到ABX处理的小鼠后，转录组谱恢复到了Tg供体动物的水平。最后，在ABX处理的雄性小鼠中，集落刺激因子1受体(CSF1R)抑制剂介导的小胶质细胞耗竭未能减少脑中Aβ淀粉样变性。因此，小胶质细胞在肠道微生物介导的大脑Aβ沉积改变方面发挥着关键作用。  

论文ID

原名：Gut microbiota-driven brain Aβ amyloidosis in mice requires microglia

译名：肠道菌群通过小胶质细胞调节小鼠大脑的Aβ淀粉样蛋白变性

期刊：Journal of Experimental Medicine

IF：14.307

发表时间：2021.12

通讯作者：Sangram S. Sisodia

通讯作者单位：美国芝加哥大学

DOI：10.1084/jem.20200895

实验设计

结果

1短期ABX处理仅能减少雄性小鼠Aβ淀粉样变性，而Tg-FMT可完全恢复其病理表型  

为了研究ABX对APPPS1-21小鼠脑部淀粉样变性的影响，我们将APPPS1-21雄性和雌性小鼠分别用ABX或PND14-PND21的载药处理，然后常规饮水至处死前（9周）。由于ABX处理仅对雄鼠Aβ沉积有显著影响，我们只在ABX处理的雄性小鼠中使用年龄匹配的APPPS1-21 Tg小鼠进行FMT研究。在出生后接受ABX处理的雄性小鼠从产后24天到9周内每日接受年龄匹配的Tg对照组小鼠FMT(Tg-FMT)。通过Aβ氨基末端3D6特异性的抗体进行免疫组织化学法(IHC)以及使用（MSD）ELISA平台进行生化分析评估Aβ的沉积水平。   在9周龄时，发现雄性和雌性小鼠的皮质中都有显著的Aβ沉积(图1A, a-e)，短期ABX   处理   仅在雄性小鼠中导致皮质Aβ沉积和斑块大小显著降低(图1A, a和图1B), 而雌性小鼠在Aβ   沉积   或斑块大小方面没有显著变化(图1A, d和e; 图1B   )。   最重要的是，在使用年龄匹配的APPPS1-21小鼠粪便移植后，ABX处理的雄性小鼠Aβ沉积和斑块大小恢复到了载药处理的Tg雄性小鼠水平(图1A, c和图1B)。   利用腹侧大脑皮层的冰冻半脑组织检测可溶性和不溶性的   Aβ1-40   和   Aβ1-42(   图   1c)   。观察到   ABX   处理   雄性   小   鼠   可溶性A   β   水平无显著差异，A   BX   处理的雄性小鼠   不溶性   A   β1   -   40   和   Aβ1-42水平显著降低   ，在   Tg   -   FMT   时   完全恢复(图1C)。   综合来看，这些数据表明，短期ABX处理以性别特异性的方式影响APPPS1-21 Tg小鼠的Aβ淀粉样变性。  

图1 只在短期ABX处理的雄性小鼠中观察到Aβ斑块病理减少，Tg-FMT恢复了这些变化。(A) M_Ctr(a)、M_Abx(b)、M_Abx+FMT(c)、F_Ctr(d)和F_Abx(e)使用抗Aβ单克隆抗体观察到的皮层代表图像。(B) 采用3D6+染色对Aβ沉积进行定量分析。单因素方差分析显示，Aβ沉积(P=0.002)和Aβ大小(P=0.0001)均发生了显著变化。特别是与M_Ctr相比，M_Abx显著降低了Aβ沉积量(P=0.004)和Aβ大小(P=0.024)。使用年龄匹配的Tg对照组的FMT，将这些变化完全恢复到ABX处理的雄性小鼠与M_Ctr相似的水平(P>0.05）。雌性组的Aβ沉积(P=0.739)和Aβ大小(P=0.204)方面差异无统计学意义。(C) 使用抗Aβ单克隆抗体对ABX或ABX+FMT处理的小鼠右脑腹侧大脑皮层可溶性Aβ1-40和Aβ1-42水平进行MSD分析(n=6或7只小鼠/组)。结果表明：与M_Ctr相比，M_Abx不溶性、FA-溶性Aβ1-40(P=0.020)和Aβ1-42(P=0.038)显著降低。来自年龄匹配的Tg对照组FMT到ABX处理的雄性小鼠将其恢复到与M_Ctr类似的水平(P>0.05）。与F_Ctr相比，F_Abx的FA可溶性Aβ1-40无明显变化(P=0.243)，但FA可溶性Aβ1-42显著增加(P=0.041)。  

2短期ABX处理介导了雄性和雌性小鼠粪便样本的肠道微生物谱改变，雄性组FMT微生物谱恢复  

已经证实短期的ABX处理会以性别特异性的方式影响APPPS1-21 Tg小鼠的Aβ淀粉样变性，因此确定ABX对肠道菌群的影响至关重要。为此，对出生后给予ABX处理或载药处理的雄性和雌性APPPS1-21小鼠在9周时采集盲肠并称重。   与预期类似，   ABX处理小鼠的盲肠重量   显著高于载药处理的小鼠   (图2A)。此外，经Tg-FMT处理的ABX雄性小鼠的盲肠重量恢复到Tg雄性对照组的盲肠重量。  

对9周龄小鼠的新鲜粪便进行16S核糖体RNA(rRNA)扩增子测序，并以100%的核苷酸同源性(扩增子序列变异[ASVs])进行后续统计分析。   微生物α-多样性分析显示，与对照处理相比，ABX处理的雄性和雌性群体的细菌丰富度显著降低(图2B)，而Shannon多样性差异不显著(图2C)。   使用未加权的UniFrac对β多样性进行分析发现，载药处理的雄性组和雌性组之间没有差异(PERMANOVA,   P   =0.164)，而ABX处理的雄性和雌性组之间存在显著差异(PERMANOVA,   P   =0.001；图2D)。   使用加权   UniFrac观察到类似的结果，   载药   处理的小鼠在性别之间没有显著差异(PERMANOVA,   P   =0.05)，而ABX处理的小鼠在性别之间有显著差异(PERMANOVA,   P   =0.001)。  

在ABX处理的小鼠和载药处理的小鼠之间微生物组组成分析确定了一些ASVs存在显著差异(图2E和表1）。与   载药   处理的雄性   小鼠相比   ，ABX处理的雄性   小鼠   在拟杆菌目（拟杆菌门）中ASVs比例更高，包括远副拟杆菌、拟杆菌属、赭菌属，以及副菌科、石菌科和S24-7的ASVs。   在   ABX处理的雄性中表现出   Olsenellaprofus   (放线菌门)   、   厚壁菌门中的ASVs   、   乳酸杆菌属、   Allobaculum   和   Lachnospiraceae   的更高丰度   。   与载药处理雄鼠相比，ABX处理的雄鼠中变形菌门的幽门螺杆菌比例升高，而放线菌门的双歧杆菌属、厚壁菌门的乳杆菌属，   Coprococcus   sp.和   Allobaculum   sp.、变形杆菌门的   Sutterella   以及疣微菌门的   Akkermansia muciniphila   等显著减少(表1)。毛螺菌科和S24-7科中的ASVs在雄性载药处理和ABX处理中存在显著差异，这支持了之前的研究结果。  

Tg-FMT雄性小鼠中许多与ABX相关的微生物谱变化恢复到在Tg雄性小鼠中观察到的水平。特别是，载体和FMT处理的雄性组厚壁菌门的罗伊氏乳杆菌、异杆菌、小螺菌以及毛螺菌科比例升高。同样，ABX处理的雌性小鼠与载体处理的雌性小鼠相比表现出很多变化，但最重要的是，ABX雄性和ABX雌性组在几个类群中存在显著差异（表1），表明早期ABX处理导致了性别特异性类群的差异。   总   之   ，这些数据表明，早期ABX   处理   导致9周龄时性别特异性微生物群差异，雄性   小鼠   Tg   -   FMT恢复了ABX   处理   的这些变化。  

图2 短期ABX处理改变了9周龄雄性和雌性APPPS1-21小鼠的盲肠重量和粪便微生物群特征。(A) 来自载药或ABX处理的雄性和雌性小鼠的盲肠重量。ABX导致雌雄盲肠均增大。FMT处理的雄性小鼠恢复了盲肠重量，与载体处理的雄性小鼠相似。(B和C) 采用observed指数(B)和Shannon指数(C) 测定α-多样性显示，ABX处理的雄性和ABX处理的雌性小鼠的observed指数多样性降低。Shannon指数比较显示各组间差异无统计学意义。(D) 使用非加权的UniFrac生成的PCoA图。这两个成分解释了30.2%的差异。(E) 粪便微生物群的ANCOM分析。ABX处理导致了性别特异性类群的变化。  

表1       短期的A   BX   和F   MT   处理之后的9周龄小鼠粪便微生物的   ANCOM分析（90%检测阈值）  

3短期的ABX处理介导的微生物群紊乱会导致沉淀位点的小胶质细胞形态和激活状态发生性别特异性改变  

在我们之前的研究中对小鼠终生使用ABX处理发现，肠道微生物群紊乱仅影响雄性小鼠的小胶质细胞形态和转录组谱。为了研究小胶质细胞形态在现有的早期肠道微生物紊乱的APPPS1-21小鼠模型中的状态，通过IHC对大脑皮层中3D6+淀粉样沉淀与Iba1小胶质细胞进行了共定位(图3)。我们收集三维(3D)高倍率的图像来评估沉积位点的小胶质细胞，具体评估了小胶质细胞数量(图3C)和小胶质细胞体面积(图3D)。   ABX处理对0.2mm   2   沉淀   微环境内的小胶质细胞数量没有影响(图3C)，但观察到ABX处理小鼠与对照小鼠大脑小胶质细胞体区域的显著差异(图3D)   ；   与实验组相比，ABX处理组的雄性小鼠小胶质细胞体积更小。重要的是，Tg   -   FMT   的   ABX处理雄性小鼠   这些变化被   逆转。ABX处理的雌性小鼠与   载药   处理的雌性小鼠小胶   质细胞体面积无显著差异。  

为了进一步评估沉淀位点小胶质细胞的形态，我们使用Imaris软件进行三维重建。对沉淀位点小胶质细胞的总树突分枝长度和分支点总数进行了评估（图3B, E, F）。   与载药处理的小鼠相比，   ABX处理导致雄性小鼠的树突状分支长度明显延长，但在雌性小鼠中没有延长   。同样，与载药处理的小鼠相比，经   ABX处理的雄性小鼠树突状分支点明显更高，但在雌性小鼠中则   无明显差异   。   此外，对   ABX处理的雄性小鼠Tg-FMT后，其形态学参数完全恢复到   载药   处理的雄性Tg小鼠   水平   。   最后，为了评估沉淀位点小胶质细胞的激活吞噬状态，用针对髓系细胞特异性分化簇68(CD68)的特异性抗体进行了IHC。CD68主要表达于脑实质内的小胶质细胞中，通常被用作活化吞噬小胶质细胞的标记物；静息期的小胶质细胞表达这种抗原的水平非常低。共聚焦显微镜评估了包含3D6+淀粉样斑块的0.02mm   2   沉淀位点小胶质细胞(图3G)。   在载药处理的   APPPS1-21雄性小鼠中，Iba1   +   小胶质细胞聚集在3D6+Aβ斑块周围，伴随着更高的CD68免疫反应性，而在ABX处理的雄性小鼠中，这些免疫反应性显著降低(图3H)   。   此外，靠近   淀粉样沉淀   的小胶质细胞表现出显著的CD68反应性变化(图3I)。而远离   沉淀   的小胶质细胞在ABX   处理   后CD68的表达没有显著变化(图S1, B)。更重要的是，在ABX   处理   的雄性小鼠中，Tg-FMT恢复了CD68的免疫反应性，达到了   载药   处理小鼠的水平(图3, B)。   通过   CD68/Iba1共定位测量   发现   ，绝大多数CD68免疫反应细胞是小胶质细胞(图3J)   。   此外，与载药处理组相比，ABX并没有改变雌性小鼠的CD68免疫反应性沉淀定位的小胶质细胞(图3G–K)。  

总的来说，这些数据表明，在雄性小鼠中，短期   ABX干扰的微生物群导致退行性小胶质细胞数量减少(即DAM或MGnD，定义为更大的细胞体，树突状分支长度和分支点减少，以及更高的CD68反应性)。   在ABX处理的雄性小鼠中，Tg-FMT完全恢复了这些形态学表型。另一方面，短期ABX干扰的微生物组对雌性小鼠沉淀定位的小胶质细胞细胞体大小或树突状形态都没有影响。  

图3 短期ABX处理改变了雄性小鼠的小胶质细胞形态和激活状态，而FMT则恢复了这些变化。(A) 来自M_Ctr、M_Abx、M_ABX+FMT、F_Ctr和F_Abx组的3D6+沉淀（绿色）定位的Iba1+小胶质细胞（红色）的代表性图像。(B) iMARIS 3D重建的M_Ctr, M_Abx, M_Abx+ FMT, F_Ctr以及F_Abx的代表性图像。(C) Image J对细胞数量的定量分析。(D) 使用Image J测量细胞体面积。(E和F) 使用iMARIS 3D重建的树突分枝长度和树突分枝点。(G) M_Ctr, M_Abx, M_Abx+FMT, F_Ctr以及F_Abx 3D6+（紫色）与CD68(溶酶体标记：绿色)及Iba1+小胶质细胞（红色）的代表性图像。(H) 与M_Ctr相比，M_Abx中CD68反应性小胶质细胞的比例显著降低(P=0.0005)，而在M_Abx+FMT中则恢复，与M_Ctr相似(P=0.11)。雌性小鼠差异无显著性差异(P=0.908)。(I) 与M_Ctr相比，靠近淀粉样沉淀的小胶质细胞在M_Abx中CD68反应性显著降低(P=0.0002)，而在M_Abx+FMT中恢复，与M_Ctr相似(P=0.1674)。雌性小鼠差异无差异(P=0.921)。(J) 大多数（约80%）CD68反应与Iba1+细胞共定位，各组间均无差异(P>0.05)。(K) 与M_Ctr相比，M_Abx中CD68反应性显著降低(P=0.0003)，而M_Abx+FMT中反应性恢复，与M_Ctr相似(P=0.93)，雌性小鼠无差异(P=0.999)。  

4短期ABX介导的微生物群紊乱导致Aβ相关的退行性性别特异性改变  

为了进一步探究微生物组紊乱的淀粉样变性作用及其对皮质退行性改变的影响，使用神经元特异性的（神经丝轻链[NF-L]）、溶酶体（LAMP1）、突触（突触突触素、PSD95）和髓鞘（髓磷脂碱性蛋白[MBP]）抗体进行IHC。使用载玻片扫描仪扫描整个大脑皮层的低倍图像，然后使用SP8共聚焦显微镜对随机选择的淀粉样斑块区域的高倍图像进行定性比较分析。  

首先，我们使用NF-L评估了营养障碍的轴突。NF-L是一种细胞骨架蛋白，仅在神经元中表达，主要位于轴突。NF-L是活跃轴索损伤和神经炎损伤的标志。AD脑的轴索病理表现为神经突营养不良，主要表现为轴索肿胀或扩张，靠近Aβ沉淀。类似地，   在ABX处理的雄性小鼠中观察到接近Aβ斑块的NF-L免疫反应性肿胀或扩张的轴突   ，   ABX处理的雄性小鼠FMT   使得   神经炎损伤恢复到与   载药   处理的小鼠相同的水平(   图   4A)。相反，与   载药   处理或ABX处理的小鼠相比，雌性小鼠的神经炎营养不良水平没有差异。  

其次，评估了晚期核内体和溶酶体的选择性标记物溶酶体相关膜蛋白-1(LAMP1)，在Aβ斑块周围密集聚集，代表了Aβ斑块周围的营养障碍轴突。类似地，   观察到   载药处理的雄性小鼠中   LAMP1   免疫标志升高   ，而ABX   处理   显示无LAMP1免疫反应性，这与ABX介导的Aβ淀粉样变性的减少类似(图4B)。与   载药   处理的雄性小鼠   类似，   在ABX   处理   的FMT雄性小鼠中恢复   了   LAMP1免疫标记。   同样，雌性小鼠LAMP1免疫反应在对照剂和ABX处理的动物之间没有明显差异。  

为了研究Aβ沉淀和Aβ寡聚体的与Aβ相关的突触功能改变，使用IHC定性检测了突触特异性的突触前和突触后元件PSD-95(图4C, D)。   在高倍镜下，载药处理的雄性小鼠显示出   Aβ   近端突触素   肿胀弯曲的营养   障碍   神经突改变。有趣的是   ，A   BX处理的雄性小鼠在接近Aβ斑块的地方显示出完整的突触素标记的结构，而   A   BX处理的FMT动物在接近Aβ斑块的地方显示导致了营养   障碍   的突触素标记的神经突恢复。与突触前标记相似，PSD95免疫标记在接近Aβ   沉淀   时减弱，提示Aβ相关突触改变。   A   BX处理的雄性小鼠Aβ斑块周围PSD95免疫反应结构水平的损失最小，而FMT处理逆转了   A   BX处理的雄性   小鼠的变化。   雌性小鼠突触素或PSD95标记的结构没有发生任何变化。  

最后，使用MBP抗体研究了髓鞘异常，观察到在载药处理的雄性小鼠Aβ斑块（主要在大脑皮层，偶尔在胼胝体）附近可见髓鞘丢失，而这些改变在ABX处理的雄性小鼠中完全不存在。ABX处理的FMT雄性小鼠导致髓鞘异常，类似于雄性小鼠的载药处理。相反，在使用载药或ABX处理的雌性小鼠中没有观察到髓鞘异常有任何差异。  

图4 短期ABX减少了雄性小鼠中与Aβ相关的退行性变化，而在ABX处理的FMT雄性小鼠中恢复了这些变化。(A) 来自M_Ctr(A, f，和k)、M_Abx(b, g，和l)、M_Abx+FMT(c, h，和m)、F_Ctr(d, i，和n)和F_Abx(e, j，和o)的3D6+(绿色)、NF-L(红色)的代表性低(A-e)和高(f-o)放大图像。(B) 代表M_Ctr(a、f、k)、M_Abx(b、f、l)、M_Abx+、c、h、m)、F_Ctr(d、i、n)、F_Abx(e、j、o)小鼠的3D6+沉淀的低(a、e)和高(f-o)放大图像。(C) 来自M_Ctr(a、f和k)、M_Abx(b、g和l)、M_Abx+、h、m)、F_Ctr、i、F_Abx、F_Abx、e、j和o)小鼠的3D6+沉淀突触素（突触前末端标记：红色）的代表性低(a-e)和高(f-o)放大图。(D) 来自M_Ctr(a、f和k)、M_Abx(b、f和l)、M_Abx+、F_Ctr、F_Ctr、F_Ctr、F_Ctr、(D))小鼠的3D6+沉淀的PSD95(F_Ctr、d、i和红色)的代表性低(a-e)和高(f-o)放大图。  

5短期的ABX处理导致了循环细胞因子和趋化因子的性别特异性改变，而Tg-FMT恢复了雄性APPPS1-21小鼠的这些改变  

有充分的证据表明，肠道微生物群可以影响外周免疫细胞功能和血浆中细胞因子和趋化因子的水平。使用细胞因子阵列量化试剂盒定量了40种细胞因子和化疗因子，   在9周龄时，与对照对照相比，ABX处理的雄性小鼠许多细胞因子和趋化因子发生了变化，在Tg-FMT后，这些因子完全恢复到处理的Tg雄性小鼠的水平。与对照组相比，在ABX处理的   雄性   血浆中观察到基本生长因子(bFGF)和GM-CSF显著降低，以及瘦素和MIG显著升高   。有趣的是，Tg-FMT将这些细胞因子/趋化因子完全恢复到Tg对照组小鼠的水平。与雄性组相比，ABX处理的雌性小鼠在这些因子水平上要么没有差异，要么表现出相反的差异。其他因素也表现出通过Tg-FMT恢复ABX处理引起的升高或降低趋势。剩余的细胞因子/趋化因子(Eotaxin-1[CCL11]、Eotaxin-2[MPIF-2/CCL24]、FasLigand[TNFSF6]、ICAM-1[CD54]、IFN-γ、IL-1α[IL-1F1]、IL-1β[IL-1F2]、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、 IL-6、IL-7、IL-10、IL-12 p40、IL-13、IL-17A、IL-21、LIX、MCP-1[CCL2]、MCP-5、M-CSF、MIP-1α[CCL3]、Platelet Factor 4[CXCL4]、RANTES[CCL5]、TARC[CCL17]、I-309[TCA-3/CCL1]、TNF-α以及TNFRII[TNFRSF1B])在雌雄组间无显著差异。这些发现表明，短期的ABX处理引起的肠道微生物群系紊乱以性别特异性的方式影响循环中的趋化因子和细胞因子，Tg-FMT可使ABX处理的雄性小鼠的这些水平完全恢复。  

6 Tg-FMT和WT-FMT都能逆转ABX短期处理雄性APPPS1小鼠的肠道微生物谱，并以相似的方式影响Aβ淀粉样变和小胶质细胞表型  

在上述实验中，将年龄匹配的Tg-FMT用于ABX处理的雄性小鼠，以恢复ABX干扰的微生物群。虽然实验成功(图1、图2和图3)，但尚不清楚FAD相关的人类PS1或APP转基因基因的表达以及是否存在Aβ寡聚体在APPPS1-21小鼠中，小鼠可能以某种方式影响了外周或中枢生理，进而影响了特定代谢物的产生。为了排除这种可能性，我们在Tg雄性小鼠中使用了相同的短期ABX处理，然后在年龄匹配的非Tg小鼠(WT-FMT)或Tg-FMT中使用了FMT。  

与预期一致，使用   3D6   +   抗体的IHC显示，与   载药   处理的对照组相比，ABX处理的雄性Tg小鼠的Aβ淀粉样变明显减少。但最重要的是，WT-FMT和Tg   -   FMT均导致ABX处理的APPPS1-21雄性小鼠大脑Aβ淀粉样变完全恢复到   载药   处理小鼠中观察到的水平(图5A、a、c、d；在e中量化)。淀粉样   沉淀   大小分析也显示ABX   处理使其   减少，   而   FMT处理逆转   了这一表型   (图5A, f)   。  

对含有Aβ沉淀的0.02mm   2   区域的小胶质细胞数量评估显示，与对照组相比，ABX处理后的Aβ沉淀周围的小胶质细胞数量没有显著变化。然而，Tg-FMT组的小胶质细胞数量明显高于ABX处理的小鼠。最重要的是，与经载药处理的Tg小鼠相比，Tg组或WT-FMT组小鼠的小胶质细胞数量没有显著差异(图5B，m)，与载体处理的小鼠相比，ABX处理的小胶质细胞大小显著减少，但ABX处理的WT-FMT或Tg-FMT的雄性小鼠的小胶质细胞大小恢复到对照组的大小(图5B，n)。  

为了研究ABX和WT或Tg-FMT小鼠组之间的微生物群差异，对ABX处理完成后1天(PND22)和处死时（9周龄）收集的新鲜粪便颗粒进行了16S rRNA扩增子测序。   在PND22时，微生物α多样性分析显示，与经   载药   处理的雄性小鼠相比，所有ABX组的细菌丰富度都显著降低   。   Shannon多样性指数和均匀度指数显示，   药物   处理的小鼠与所有ABX处理组相比无显著差异。使用未加权的UniFrac分析β-多样性显示   ，药物   处理小鼠和所有ABX处理组之间的显著差异   。与预期的一样，在   PND22时，所有ABX   处理   组之间没有观察到差异   。   ANCOM鉴定了对照组和所有ABX组之间的差异。   总之，这些数据表明，在PND14-PND21期间ABX处理导致PND22所有ABX组的微生物谱发生改变。  

为了进一步验证ABX和ABX给予FMT处理的有效性，检测了在9周龄时的盲肠重量(图5C, a)。   与预期的一样，ABX处理的小鼠盲肠重量明显高于   药物   处理的小鼠，并且WT和Tg-FMT均导致盲肠增大完全恢复。在9周龄时，微生物α多样性分析显示，ABX处理的雄性   组   细菌丰富度显著低于   药物   处理的雄性   组   (图5C, b)   ，   与ABX处理的小鼠相比，WT和Tg-FMT处理的小鼠均显示出更高的细菌丰富度。   相比之下，仅ABX处理小鼠的Shannon指数多样性显著降低，而其他组间没有变化(图5C, c)。使用未加权的UniFrac对β多样性进行分析发现，经载药处理的雄性ABX+ Tg-FMT和ABX+ WT-FMT组之间没有差异，而ABX处理的小鼠与载药处理的小鼠显著不同(图5C, d)。ANCOM鉴定了ABX组和对照组之间的几个类群差异。有趣的是，与ABX处理的雄性相比，WT和Tg-FMT处理组都显示了大部分类群恢复。  

7在Tg-FMT中缺乏Aβ寡聚物  

已经证明，年龄匹配的Tg-FMT ABX处理的雄性小鼠恢复Aβ淀粉样变和小胶质细胞表型水平。我们想知道是否这些表型可能是无意引入Aβ种子的结果，使得小鼠粪便组分可以从肠道到大脑和驱动淀粉样变。为了研究9周龄Tg小鼠粪便样本中Aβ寡聚体和原纤维的存在，使用三种Aβ特异性小鼠进行了斑点印迹分析。首先制备了寡聚Aβ42肽的混合物，并使用这三种抗体进行了免疫印迹分析。在4-20%的梯度凝胶上，OC和6E10主要识别单体、低聚物和高分子量的Aβ42聚集物，而M98主要识别高分子量的Aβ42聚集物(图5D, a)。粪便悬液从六(S1-S6)Tg(WT)和APPPS1-21(Tg)动物以及悬液添加老化Aβ42溶液点重复在硝化纤维素膜，老化Aβ42溶液作为阳性对照和PBS或水作为阴性对照(图5D, b)。由于单抗6E10是人类特异性的，野生动物浆中检测到的任何信号都必须是非特异性的。最后，针对Aβ原纤维的M98，只在添加的悬浮液和纯Aβ42中检测到信号。  

这些数据表明，来自年龄匹配的   WT或Tg雄性小鼠的FMT，至少在半定量评估中，缺乏Aβ   寡聚物   /原纤维；因此，在ABX处理的APPPS1-21小鼠中，FMT介导的Aβ淀粉样变恢复不太可能是由粪便浆中存在的Aβ种子的成核驱动。  

图5 来自Tg(APPPS1-21)或WT(非Tg同窝小鼠)雄性小鼠的FMT均可恢复ABX处理的雄性小鼠的大脑Aβ淀粉样病变和小胶质细胞形态。(A) 使用抗Aβ特异性抗体3D6+检测的Ctr(a)、Abx(b)、Abx+Tg-FMT(c)和Abx+WTFMT(d)皮层中Aβ沉淀的代表性免疫荧光图像。(B) 来自Ctr(a-c)、Abx(d-f)、Abx+Tg-FMT(g-i)和Abx+WT-FMT(j-l)的3D6+（绿色）定位的Iba1+小胶质细胞（红色）的代表性图像。(C) 盲肠重量分析(a)：ABX导致盲肠增大(P=0.0001)，在ABX处理的雄性小鼠中，WT-FMT(P=0.0004)和Tg-FMT(P=0.0001)的盲肠重量均显著降低。(D) OC、M98和6E10抗体检测Aβ42的种类。  

8在短期ABX处理的雄性小鼠中，皮质mRNA的转录水平发生改变，并通过Tg-FMT恢复  

我们从雄性和雌性APPPS1-21 Tg小鼠的大脑背侧中提取RNA，然后使用RNA测序(RNA-seq)分析转录组变化。   主成分分析(PCA)显示，经   载药   处理和ABX处理的APPPS1-21组存在性别特异性差异(   图   6A)   。   观察到经过   载药   处理的   雄性   和   雌性   组之间的基因表达存在显著差异(n=1148个差异表达基因[DEGs]；图6B)   。使用了基因本体论   (GO)分析   发现，   与雄性小鼠相比，雌性小鼠与代谢过程(GO1901615)、组织形态发生(GO0048729)等基因相关的基因表达更高   ，   与行为(GO00076007610)、化学突触传递(GO0050804)、突触组织(GO0050808)和其他神经元或神经传递相关通路相关的基因的低表达   。   ABX处理导致了雄性队列的显著改变(n=940；在ABX处理的雄性小鼠中，599上调，341下调；FDR-P<0.05；图6B)，而雌性小鼠在各组间无明显变化(n=1DEG；FDR-P<0.05；图6B)。最重要的是，与载药处理的雄性小鼠相比，ABX处理的雄性小鼠的Tg-FMT恢复了大部分转录组变化(n=73，21显著降低；FDR-P<0.05；图6B和D）。   有趣的是，与接受药物处理的雄性相比，接受   ABX   处理   的   雄性组   表现出   与免疫系统相关的多种途径基因的表达降低。具体来说，小胶质细胞活化   (GO0001774)、肽抗原抗原加工和呈递(GO0048002)、炎症反应(GO0006954)、白细胞迁移正调控(GO0002687)、髓系白细胞迁移(GO0097529)、参与免疫应答的细胞活化(GO0002263)、小胶质细胞发育(GO0014005)、IL-2生物合成负调控(GO0045045085)、B细胞活化负调控(GO0050869)等(图6E   ，   a；和图S3I)   。   此外，与小胶质细胞激活相关的基因，包括Aif1、App、C1qa、Cst7、Cx3cr1、Tyrobp、Tlr2和Trem2，均显著下调(图表S3）。发现了一些细胞因子生产途径(IL-1B、IL-10、IL-6、IL-6、TNF-超家族、IFN-γ：GO:0032652、GO:0032675、GO:0001817、GO:0032731、GO:0032635、GO:0001819、GO:0032612、GO:0032732、GO:0032755、GO:0001816、GO:0032653、GO:0042533、GO:0032651、GO:0032680、GO:1903555、GO:0042035、GO:0071706、GO:0042535、GO:0042089、GO:0032760、GO:1903557、GO:0042107、GO:0032640)，巨噬细胞活化(GO：0002281、GO：0042116)、白细胞活化(GO：0002269、GO：0002274)和检测外部生物刺激(GO：0098581、GO：0009595)与ABX处理的雄性小鼠的基因低表达相关。当使用GO富集分析和可视化工具在线评估时，这些通路也是与ABX处理的雄性小鼠低基因表达通路相关，与溶酶体基因(mmu04142)低表达相关的分子功能，包括   Abca2、Cd68、Ctsd、Ctsstts、Hexb、Idua、Laptm5、Atp6v0a2、Naglu、Naglu、Ctsz、Gusb、Slc17a5   和   Gnptab   排名较靠前。此外，ABX处理的雄性小鼠显示出与许多途径相关的基因表达较高，包括RasGTPase结合（GO0017016）、神经元鞘（GO0007272)、胶质细胞发生亚群(GO0042063)、胶质细胞分化（GO0010001)、少突胶质细胞分化（GO0048709)和星形胶质细胞分化（GO0048708）。最重要的是，这些途径只针对ABX处理的雄性与药物处理的雄性比较，而在药物处理的雌性与药物处理的雄性或ABX+FMT处理的雄性与药物处理的雄性组中没有富集。  

除了9周的ABX和载药处理的Tg雄性小鼠比较(图6)，还研究了在停止处理3天后，Tg雄性和非Tg雄性同窝幼崽的转录组谱。在这项研究中，动物(非Tg同窝小鼠和Tg雄性小鼠)被给予ABX或药物(PND14-PND21)，并在PND24时被处死。对来自大脑背侧皮层的RNA进行了上述的RNA-seq分析。ABX处理显示DEGs呈基因型依赖性的变化(Tg_M_Ctrvs。Tg_M_Abx：n=208；FDR-P<0.05；和非Tg_M_Ctr和非Tg_M_Abx：n=79 DEGs；FDR-P<0.05)。   在PND24时，对显著降低和升高的DEG   s   代谢通路分析显示，与   药物   处理的Tg雄性小鼠相比，ABX处理的Tg雄性小鼠中有几种通路受到影响   。   MHCll类抗原呈递(R-MMU2132295)是与ABX-Tg雄性小鼠中DEGs减少相关的最高途径，提示PND24龄时小胶质细胞或星形细胞   激活   减少，可能与9周龄ABX-Tg雄性小鼠中观察到的小胶质细胞活化减少有关(GO：0001774；图6E)   。   MHCII类基因的上调是中枢神经系统(CNS)损伤后小胶质细胞激活的早期迹象。  

接下来我们想知道是否APPPS1-21 Tg、非Tg雄性和雌性小鼠接受ABX或载药处理从PND14-21和在9周龄处死性别特异性转录组的差异(图6)。如上所述，ABX处理导致了性别特异性组差异，如PCA图所示)。ABX和载药处理的非Tg雄性小鼠之间的基因表达存在显著差异(n=1808；FDR-P<0.05)，而非Tg雌性小鼠在ABX处理组和载药处理组之间没有重大变化(n=1 DEG；FDR-P<0.05)。  

总的来说，来自Tg和非Tg的RNA-seq数据表明，肠道微生物组的紊乱以一种性别特异性的方式改变了皮质转录组谱。针对Tg APPPS1-21雄性小鼠，ABX处理导致皮质转录本的改变，这与PND24和9周龄时的小胶质细胞激活相关。最重要的是，Tg-FMT将ABX处理的Tg雄性小鼠组中观察到的大部分转录恢复到9周龄时在药物处理的动物中观察到的水平。   这些与小胶质细胞生理相关的转录组变化表明，小胶质细胞在驱动短期ABX   处理的   病理和生理表型中发挥着核心作用。  

图6 短期ABX导致皮质转录组谱的性别特异性变化。(A) 大脑皮层转录组的PCA图谱。(B) 基因重叠分析显示基因数量显著不同。(C，D) DEGs的热图分析。(E) 基于M_Ctr组和M_Abx组之间的DEGs的GO生物过程、分子功能和KEGG通路分析。  

9小胶质细胞在介导短期ABX干扰微生物组对Aβ淀粉样病变的影响中发挥了重要作用  

Tg或WT-FMT恢复ABX处理的雄性小鼠Aβ淀粉样变的机制尚不清楚。然而，已经清楚地证明，ABX处理的雄性小鼠对小胶质细胞基因表达和形态有显著影响。为了确定小胶质细胞在调节Aβ淀粉样变中的作用，使用了一种既定的策略来消耗大脑中的小胶质细胞。小胶质细胞起源于卵黄囊，并在发育早期通过该作用定植于中枢神经系统CSF1，通过与其特定受体CSF1R结合，调节巨噬细胞系的增殖、分化和功能。在生理条件下，小胶质细胞是中枢神经系统的主要表达CSF1R的细胞。PLX5622是一种CSF1R酪氨酸激酶活性的有效抑制剂(抑制常数=5.9nM)，对230种激酶的选择性超过50倍，它消耗了7天龄(1200毫克/公斤的小鼠中98%以上的小胶质细胞。   此外，小胶质细胞的消除导致行为学习和记忆没有明显的缺陷。   使用了已建立的短期ABX处理，其中ABX组接受了从PND14到PND21的高剂量ABX处理。ABX+FMT组以类似的方式灌胃ABX，然后从PND24到处死时间进行Tg-FMT。小胶质细胞消耗组在载药/ABX处理后3d(PND24)开始接受PLX5622食物，有或不有FMT灌胃(PND24直到牺牲时间)。在9周或3个月龄时处死小鼠，以评估小胶质细胞在微生物组介导的脑淀粉样变性中的作用。ABX处理的有效性在第9周时盲肠重量得到证实(图7B)。   与预期的一样，在9周和3个月龄时，经过ABX处理的小鼠比经过   载药   处理的小鼠显示出盲肠   增大   。   与ABX处理的小鼠相比，ABX处理的FMT小鼠导致的盲肠重量减少到   载药   处理的小鼠   水平   。  

PLX5622处理APPPS1-21小鼠9周后，整个大脑皮质的小胶质细胞消除了98%(图7C, a–f)。与预期的一样，IHC显示在ABX处理的雄性小鼠中，3D6+淀粉样斑块水平显著降低(图7D, b，g)。Tg-FMT显著提高了ABX处理动物的Aβ淀粉样变性(图7D, c，g)。重要的是，PLX5622介导的小胶质细胞消除导致Aβ斑块沉积显著降低(图7D, d，g)。这些水平与对照组ABX处理的水平相似(图7D, b，g)。所有PLX5622饮食处理组Aβ沉积无差异。与对照组相比，淀粉样蛋白更近于零(图7D, d-f，g)。所有PLX组中Aβ沉淀的缺失阻碍了对9周龄队列中已建立的微生物组驱动的Aβ淀粉样变中的小胶质细胞潜在作用的研究。因此，选择了长期的PLX研究小鼠接受上述类似的处理，直到3个月龄处死。   与经PLX5622处理的9周龄雄性小鼠相似(图7C，d-f)，PLX5622处理的雄性小鼠在3月龄时也显示，与对照组饮食处理的小鼠相比，大脑皮层中大部分Aβ   沉淀   周围的小胶质细胞减少(图7E, a–f)   。连续观察到   ABX在3月龄时具有类似的有益作用，FMT显示淀粉样变完全逆转(图   7   F   ，a-c，   g）   。   有趣的是，这与在PLX5622处理9周的小鼠中观察到的结果相反(图7D)，PLX5622饮食处理的小鼠与对照组饮食处理的小鼠相比，淀粉样蛋白沉淀没有显著差异(图7F，a，d，g）。最重要的是，ABX处理(图7F，e）与PLX5622处理(图7F，d）或载药处理(图7F）后的淀粉样变性没有显著变化。值得注意的是，PLX5622处理的小鼠在9周时剩余的沉淀(图7C)和3个月龄(图7E)在   T   REM2   缺陷小鼠和PLX5622处理的5XFAD小鼠中观察到的沉淀形态相似，表现出针状、不致密的结构。这些数据表明，小胶质细胞在介导ABX驱动的脑Aβ淀粉样变性的降低中起着关键作用。  

图7 PLX5622诱导的小胶质细胞消耗并不能减少ABX处理的雄性小鼠淀粉样变性。(A-F) 雄性小鼠载药(PND14-PND21), ABX(PND14-PND21), 或ABX+FMT(ABX[PND14-PND21]+FMT[PND24-处死时])受到PLX5622饮食(PND24-处死时)和在9周龄处死(A、C和D)或3月龄(B、E和F)。(C) 从Ctr(a和d)、Abx(b和e)和Abx+FMT(C和f)的雄性小鼠中3D6+(绿色)定位的Iba1+小胶质细胞(红色)的代表性高倍图像(a-f)。(D) Ctr(a和D)、Abx(b和e)和Abx+FMT(c和f)组3D6+Aβ沉淀的代表性图像。(E) 来自Ctr(a和d)、Abx(b和E)和Abx+FMT(c和f)雄性小鼠的3D6+(绿色)定位的Iba1+小胶质细胞(红色)的代表性高倍图像(a-f)。(F) Ctr(a和d)、Abx(b和e)和Abx+FMT(c和F)雄性小鼠3D6+Aβ沉淀的代表性图像。  

讨论

之前的一系列研究证明，雄性APPPS1-21鼠ABX处理后Aβ肽沉积减少以及皮质小胶质细胞形态和转录组的改变，暗示与载药处理APPPS1-21组相比，小胶质细胞M0稳态信号的转变。此外，从雄性APPPS1-21小鼠FMT到长期ABX处理雄性APPPS1-21小鼠导致部分恢复Aβ沉淀和与神经退行性的转录特征。鉴于FMT只导致长期ABX处理动物中Aβ沉淀的部分恢复，推测饮用水中的ABX可能消除了FMT中特定的细菌种类和/或代谢物，这可能对驱动Aβ病理至关重要。为了解决这个问题，选择了之前已证明Aβ沉淀较少的雄性APP   SWE   /PS1   DE9   鼠。使用短期ABX处理，APPPS1-21小鼠仅在PND14-21灌胃，然后定期饮水直到处死，证明短期ABX处理导致APPPS1-21雄性小鼠Aβ淀粉样变和小胶质细胞表型改变。对于这些发现，假设肠道微生物群在Aβ淀粉样变和小胶质细胞生理调节中发挥重要的作用。   首先，短期   ABX   处理   仅导致雄性动物中FA可溶性和沉积的Aβ肽水平降低，从Tg或WT年龄匹配的供体雄性小鼠中FMT导致这些水平完全恢复。   其次   ，在9周龄进行短期ABX   处理   后，细菌类群的性别差异很明显。   第三，处死时观察到，沉淀相关的小胶质细胞形态在雄性   APPPS1-21老鼠短期ABX   处理   明显改变，暗示稳态M0表型   以及   从   雄性   APPPS1-21老鼠FMT完全恢复这些表型。   第四，在ABX处理的雄性小鼠中，与Aβ淀粉样变相关的退行性标志物改变（神经炎丧失、轴突功能障碍、突触丧失和髓鞘丧失）显著减少，而在ABX处理的雄性小鼠中，FMT恢复了这些变化。第五，总皮层RNA的转录组分析显示，短期ABX处理雄性小鼠导致小胶质细胞激活和发展途径变化，ABX处理小鼠FMT恢复了这些水平。最后，我们评估了ABX介导的APPPS1-21小鼠小胶质细胞Aβ淀粉样变减少。在CSF1R拮抗剂介导的小胶质细胞消除后，短期ABX不能减少Aβ淀粉样变。   综上所述，在APPPPS1-21模型中，微生物组在Aβ淀粉样变的性别特异性调节中发挥着重要作用，而小胶质细胞在介导ABX紊乱的微生物组对雄性小鼠大脑淀粉样蛋白沉积的影响中发挥了重要作用   。  

目前的研究结果和之前报道的研究结果   记录了受ABX干扰的微生物组介导的Aβ   沉积   和小胶质细胞表型改变的性别特异性差异。   由于ABX处理的雄性和雌性动物的微生物组存在相当大的差异，推测这些差异可能是皮质Aβ病理和小胶质细胞表型的性别特异性调节的基础。在一个分类单元内，与载药处理动物相比，ABX处理组   Akkermansia muciniphila   一直保持更高的丰度，表明该分类单元可能参与淀粉样变的差异。阿克曼氏症已被证明与各种神经退行性疾病相关。然而，其对Aβ沉积和小胶质细胞表型的确切作用只能通过移植研究。此外，有报道称，由于菌株依赖的激素效应，性别特异性的肠道微生物群存在差异。此外，肠道微生物群可能介导宿主生理和疾病，包括自身免疫、肝癌、代谢紊乱和潜在的神经退行性疾病。这将对评估ABX介导的性别微生物组的差异对皮质Aβ病理和小胶质表型以及解决菌株对大脑生理学性别依赖的影响至关重要。  

与   ABX   处理   的雌性小鼠相比，ABX   处理   的雄性小鼠外周炎症改变可能对小胶质细胞产生影响，从而减少淀粉样变。在这方面，肠道微生物群或微生物代谢物都可影响外周免疫细胞以调节黏膜免疫反应和全身免疫。   具体来说，ABX处理的雄性小鼠血浆中bFGF和GM-CSF水平显著降低，瘦素和MIG水平升高。最重要的是，FMT处理ABX的雄性将血浆中这些因子的水平恢复到在药物处理的雄性动物中观察到的水平。在这方面，bFGF，一种由巨噬细胞和大脑胶质细胞分泌的生长因子，被证明可以通过影响Aβ的病理生理与胶质细胞相互作用。GM-CSF是一种特征良好的促炎因子，被证明对小胶质细胞活性/增殖有直接影响，抗GM-CSF抗体进入Tg2576小鼠大脑导致小胶质细胞活性改变和Aβ1-42水平降低。因此，外周血bFGF和GM-CSF水平的降低可能会影响小胶质细胞的活性，进而可能影响ABX和ABX+FMT处理小鼠的淀粉样变结果。MIG(CXCL9)是另一种趋化因子，被认为在神经元和胶质细胞之间的相互作用中发挥作用，但很少有研究探索了这种趋化因子在阿尔茨海默病患者或小鼠模型中的作用。瘦素是一种在外周和中心产生的脂肪细胞因子，被认为对Aβ淀粉样变有有益作用；瘦素进入APP   SWE   PS1Δ   E9   小鼠大脑可减少Aβ病理，提示其机制涉及增强小胶质细胞吞噬作用。未来的研究使用非脑源性CSF1R拮抗剂PLX73086耗尽外周髓系细胞，使得探究小胶质细胞在其中的重要作用成为可能。  

值得注意的是，与7月龄的APP   SWE   PS1Δ   E9   小鼠相比，用ABX处理3天，随后每天给予WT-FMT一个月，导致Aβ病理水平降低，τ磷酸化水平降低。此外，本研究还表明，6月龄的WT-FMTAPP   SWE   PS1Δ   E9   小鼠也增加了PSD95和突触素l的水平。相反，我们发现ABX(PND14-PND21)导致APPPS1-21小鼠的淀粉样变减少。此外，通过WT或Tg-FMT恢复微生物群观察到WT-FMT和Tg-FMT组的病理恢复，这与7月龄时观察到的WT-FMT的病理减少相矛盾。这两项研究之间有几个重要的差异可以解释结果的差异：（1）ABX方案的差异；PND14-PND21和6个月给予ABX；因为出生后发育时间内的共生微生物组紊乱是关键的发育期，微生物-宿主相互作用介导免疫和神经发育可能影响宿主以后的生理机能；（2）APP   SWE   PS1Δ   E9   小鼠在6-7个月之间发生病理，而APPPS1-21小鼠在6-7周时发生病理；（3）APP   SWE   PS1Δ   E9   中的转基因由小鼠朊蛋白启动子驱动，该启动子在周围和中枢神经系统广泛表达，而APPPS1-21小鼠中表达的转基因由神经元特异性Thy1启动子驱动；可以想象，外周细胞中的转基因表达可能会影响整体结果；（4）APP   SWE   PS1Δ   E9   小鼠表现出年龄依赖的变化与多样性减少年龄的功能，没有观察到任何差异WT（同窝）和Tg-APPPS1-21小鼠在PND22或7周年龄，因此很难比较这两项研究。  

ABX改变小胶质细胞转录和形态特征并减少雄性动物Aβ淀粉样变的机制尚不完全清楚。众所周知，出生后的发育时间共生微生物组紊乱可以影响宿主的免疫反应和神经发育。在这方面，微生物群已被证明会影响小胶质细胞的成熟，并且已经确定小胶质细胞具有先天免疫记忆。结合发现小胶质细胞的平均半衰期在小鼠大脑∼15-18月，小胶质细胞对淀粉样蛋白通过改变微生物群发生在短期ABX雄性老鼠可以持续几乎整个动物的一生。显然，小胶质细胞在健康大脑中表现出独特的M0稳态分子和功能特征，并在疾病条件（即DAM）中变成神经毒性或神经退行性（MGnD型）。因此，在生命早期，微生物组的紊乱可能会影响小胶质细胞的启动和成熟。   RNA-seq分析显示表达显著减少的小胶质细胞传感器基因(   P2ry12、P2ry13、Gpr34、Cr3、Cx3cr1、Ccr5、C3ar1、Ly86、Cd68、Trem2、Cd1r2、Clec7a、Itgam、Cd33、Cd52、Cd84、Lag-3、Ptprc、Tnfrsf13b、Cd53b   和   Slamf9   等前100个小胶质细胞传感器基因)。   最重要的是，这些小胶质细胞衰老基因在   ABX处理的雄性小鼠中均未高表达，这表明APPPS1-21雄性小鼠中，小胶质细胞的成熟可能受到影响。   其中，22%下调的感觉体基因为基因感应凋亡神经元（Trem2）；神经元损伤后释放的物质，如核苷酸和腺苷，细胞表面表达的分子(Siglech)和可溶性趋化因子和相关受体（CCR5、CX3CR1、C3C3ar1），以及与感应细菌配体有关的蛋白质（Ly86、Cd68、Tlr2、Cd180、Clec7a）。此外，ABX处理的雄性小鼠的半胱天冬酶-3和ABX-7基因显著降低。有趣的是，抑制caspase-3/7通路被证明可以有效阻断小胶质细胞的激活。重要的是，GO分析显示免疫活性相关通路显著降低(即小胶质细胞活化[GO0001774]、肽抗原抗原加工和呈递[GO00480002]、炎症反应[GO0006954]、正调控白细胞迁移[GO0002687]、髓系白细胞迁移[GO0097529]、参与免疫应答的细胞活化[GO0002263]、小胶质细胞发育[GO0014005]、IL-2生物合成[GO0045085]的负调控，以及B细胞激活[GO0050869]通路的负调控。虽然比较这些基因表达模式将支持ABX雄性小鼠表现出不成熟的小胶质细胞表型导致增强吞噬和清除细胞外Aβ低聚物或Aβ沉积。  

目前的研究发现，小胶质细胞在驱动雄性   APPPS1-21小鼠中ABX介导的Aβ减少中发挥了重要作用。   背后的机制仍有待确定，但我们提供了几个假设，CSF1R介导的小胶质细胞消耗损害了5XFAD小鼠模型的实质斑块沉积，罕见的硫黄素+核心斑块只在大脑区域(即下丘，那里存在CSF1R耐药的小胶质细胞亚群)。去除PLX5622后的小胶质细胞再生导致了ThioS   +   斑块的稳定水平，这表明小胶质细胞对淀粉样沉淀的种子成核至关重要。这些种子随后通过胞外囊泡或小胶质细胞的死亡被释放到细胞外空间，或通过Aβ诱导的小胶质细胞死亡。由小胶质细胞模式识别受体感知的Aβ导致NLRP3炎症小体的病理先天免疫激活，该小体招募适配器蛋白ASC，从而触发ASC的螺旋原纤维组装。这些ASC原纤维然后招募效应caspase-1，导致自蛋白水解激活，并随后将ASC原纤维组装成大的ASC沉淀。在小鼠巨噬细胞中，ASC沉淀招募并激活caspase-1，诱导细胞因子IL-1β成熟和焦细胞死亡。细胞外ASC沉淀的存在可以跨种子Aβ。  

小胶质细胞的存在如何减少经ABX处理的雄性小鼠Aβ淀粉样变？我们现在提供了高度推测的模型：小胶质细胞摄取Aβ产生高度聚集的Aβ沉淀，当小胶质细胞试图降解这些顽固的蛋白质聚集物时，造成巨大的细胞代谢负担。这最终导致了小胶质细胞的死亡。   细胞外，高度聚集的Aβ肽然后被小胶质细胞重新迁移到这些沉积物中   。这种“捕获   -释放-重新捕获”模型最初是为了解释观察到的抵抗清除颗粒持续无限期时间。   沉淀颗粒主要是亚微米范围内的金属盐，而那些留在表皮注射部位的金属盐只在巨噬细胞中发现。根据沉淀的捕获-释放-再捕获模型，当充满沉淀的巨噬细胞在成年后死亡时，邻近的巨噬细胞重新捕获释放的沉淀，确保其宏观稳定性和长期持续性。此模型解释了本文的研究。未来使用长期体内单细胞成像的研究将对记录小胶质细胞摄取细胞外Aβ聚集物、溶酶体内积累以及随后从死亡细胞中释放不可水解的Aβ物种至关重要，以验证捕获-释放-重新捕获假说。在这方面，使用实时双光子成像证明，虽然APPPS1-21小鼠中非斑块相关小胶质细胞的丢失与非Tg小鼠相似，但APPPS1-21小鼠中分裂非沉淀相关小胶质细胞的数量增加了三倍，这些新分裂的细胞迁移到沉积附近。这些研究间接表明，新分裂的小胶质细胞正在取代与沉积相关的死亡小胶质细胞。  

总之，我们的研究结果证明，   ABX介导的微生物组紊乱对大脑Aβ淀粉样变和小胶质细胞稳态具有性别特异性影响，小胶质细胞在肠道微生物介导的Aβ沉积调节中起着核心作用。  

原文链接：  

https://doi.org/10.1084/jem.20200895