文献解读：Elsevier/肠道菌群介导的熊去氧胆酸通过TGR5信号调节MCAO后小胶质细胞的炎症

胆汁酸（BAs）在中枢神经系统（CNS）的生理学和病理学中起着重要作用，最近的研究发现，创伤性脑损伤（TBI）和熊去氧胆酸（UDCA）的给药后，BA 的肠道微生物群相关代谢物发生了变化，可以延缓阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）的进展。但缺血性卒中后的肠道菌群失调是否会影响 BA 代谢物尚不清楚。

BA作为一种重要的内源性信号分子，参与机体代谢、免疫和炎症等多种生理病理过程，对维持肠道的正常生理功能具有重要作用。核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体是一种模式识别受体，研究表明，胆汁酸与NLRP3炎症小体之间存在多种调控模式，共同参与肠道稳态维持和疾病调节。

炎症反应在缺血性中风的发展中起着重要作用，缺血性中风可进一步导致兴奋性毒性和氧化应激导致继发性脑损伤。小胶质细胞是中枢神经系统的先天免疫细胞，NLRP3 炎症小体在小胶质细胞活化中起着至关重要的作用。

胆汁酸通过激活胆汁酸受体来表现出抗炎作用。胆汁酸受体，在肝脏、肠道和大脑中均有发现，包括跨膜 G 蛋白偶联受体-5 （TGR5）和核法尼醇 X 受体（FXR）等，其中TGR5是一种新型膜结合胆汁酸受体，可以在神经元，小胶质细胞，星形胶质细胞和其他组织中检测到。然而，TGR5对缺血性脑卒中后NLRP3炎症小体介导的神经炎症的影响有待进一步研究。

近日，来自南方医科大学的何彦教授团队在ScienceDirect杂志上发表了一篇题为Gut microbiota-mediated ursodeoxycholic acids regulate the inflammation of microglia through TGR5 signaling after MCAO的文章，他们发现中风患者血清以及中风小鼠的肠道、血清和大脑中肠道微生物群介导的 BA 减少，尤其是熊去氧胆酸（UDCA）。UDCA的恢复可以减少梗死面积，改善小鼠的神经功能和认知功能，同时通过TGR5/PKA通路抑制NLRP3相关的促炎细胞因子。作为证据支持，他们还发现敲除TGR5和抑制PKA活性会降低UDCA的保护作用。总之，这项工作表明肠道微生物群介导的UDCA在缓解缺血性卒中后炎症反应方面起着重要作用，可能是缺血性脑卒中的一个有前途的治疗靶点。

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首先，为探究缺血性卒中后的肠道菌群失调是否会影响 BA 代谢物，作者团队招募了56名受试者，包括28名正常受试者和28名急性脑卒中患者，这些卒中患者在三个月后随访，使用mRS评分，患者被分为良好结局（mRS ≤ 2，n = 15）和不良结局（mRS ≥ 3，n = 13）。发现，卒中患者的血清UDCA水平降低，且与缺血性脑卒中后不良结局呈负相关。

图 1.脑卒中后胆汁酸中UDCA的变化与缺血性脑卒中后不良结局呈负相关。

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接下来，为探究脑卒中后肠道菌群和胆汁酸代谢物的变化，采集MCAO组和正常组小鼠的粪便、肝脏、血清和大脑，并在1 d处死小鼠。根据结果，发现MCAO与正常组的α多样性和β多样性存在显著差异。MCAO组粪便、血清和脑部UDCA水平均较正常组显著降低，而肝脏BA浓度无显著变化。这些结果表明，BA代谢物在MCAO小鼠中受到抑制。

图 2.中风小鼠和正常小鼠肠道微生物组和胆汁酸浓度的差异

为了找到最佳给药量，将小鼠随机分为3组（n = 6）：UDCA低剂量（50 mg/kg）、中剂量（100 mg/kg）和高剂量（200 mg/kg）组，发现与MCAO和低（50mg / kg）组相比，用中等（100mg / kg）和高（200mg / kg）剂量UDCA治疗的小鼠显著减少了梗死体积，因此，选择中等剂量（100mg / kg）UDCA进行下一步实验。

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图 3.UDCA可以缓解缺血性脑卒中小鼠的脑梗死区域，保护神经和认知功能。

为探究UDCA是否对MCAO后海马小胶质细胞表型有影响，采用双免疫荧光染色（Iba-1和CD16/32）检测小胶质细胞形态和表型，发现MCAO和DMSO组有更多的Iba-1和CD16/32双免疫荧光染色阳性。采用Nissl染色法观察神经元形态学变化，发现 MCAO小鼠在海马CA1区出现核型和色质溶解，细胞体萎缩。TUNEL染色显示UDCA组海马DG区的神经元死亡比MCAO组少。而UDCA治疗可以缓解海马CA1区和DG区小胶质细胞的形态变化和神经元凋亡。

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图 4.UDCA可减少中风后海马体中活化的小胶质细胞和神经元凋亡。该团队测试了大脑中 BA 受体的基因表达，包括 TGR5、FXR、需要肌醇的跨膜激酶/核酸内切酶（IRE）和 X-box 结合蛋白（XBP），发现只有 TGR5 的表达发生了显着变化，并且UDCA 处理后 TGR5 显著增加，NLRP3 蛋白表达降低。为探讨UDCA是否通过TGR5通路减轻了MCAO的严重程度，在进行实验性 MCAO 前 3 周在海马体中注射 TGR5 敲除 CRISPR 病毒和乱序CRISPR 病毒。随后，这些小鼠在MCAO后连续给药UDCA 7天。发现TGR5敲除消除了UDCA的保护作用，增加了脑梗死的大小和mNSS评分，并增加了NLRP3炎症小体，ASC和IL-1β的表达，同时降低了TGR5，cAMP和蛋白激酶A（PKA）的表达。

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图 5.UDCA 在 MCAO 后 7 天激活 TGR5 并减少 NLRP3 炎症小体以及 TGR5 和 NLRP3 炎症小体的细胞定位。

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图 6.TGR5敲除消除了UDCA对MCAO的保护作用。已知促炎细胞因子 IL-1β 的产生是由 NLRP3 炎症小体介导的。据报道，TGR5 的激活可抑制 MCAO 小鼠中 NLRP3 炎症小体和 IL-1β 分泌的表达。目前尚不清楚 TGR5 介导的 NLRP3 炎症小体抑制是否需要 cAMP 依赖性 PKA 通路。因此将小鼠随机分为4组（n = 9）：Sham、MCAO、DMSO（溶媒）、UDCA + PKA抑制剂H89（MCE，USA，溶于0.9%NaCl）以验证抑制NLRP 3炎性小体的机制是否依赖于PKA通路。发现H89可以逆转UDCA抑制NLRP3炎症小体激活的作用，并增加脑梗死面积和IL-1β的产生，表明TGR5信号诱导的NLRP3炎症小体是cAMP/PKA依赖性的。

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图 7.PKA选择性抑制剂H89消除了缺血性脑卒中后UDCA的保护和抗神经炎症作用。综上所述，该研究发现，与正常组相比，缺血性脑卒中患者和小鼠血清中UDCA水平普遍降低。UDCA治疗可以减小梗死面积，改善神经和认知功能，这与小胶质细胞和神经元凋亡减少有关。同时，UDCA可通过激活TGR5受体抑制NLRP3炎症小体和促炎细胞因子IL-1β的产生。进一步的研究表明，TGR5的作用是通过cAMP-PKA通路介导的。胆汁酸UDCA可能是MCAO发病的关键因素。UDCA可以在MCAO模型中通过TGR5-PKA信号转导抑制NLRP3炎症小体介导的神经炎症。UDCA给药可能为缺血性卒中的治疗提供治疗策略。

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