インスリンシグナルの増強と腸内マイクロバイオーム組成の変化を介した海馬アミロイドβ沈着の上昇による記憶障害からの保護

Protected against Memory Dysfunction by Elevating Hippocampal Amyloid-β Deposition through Potentiating Insulin Signaling and Altering Gut Microbiome Composition.

• Da Sol Kim
• Byoung-Seob Ko
• Jin Ah Ryuk
• Sunmin Park

抄録

アルツハイマー病（AD）は進行性の神経変性疾患です。漢方薬は、その予防および/または治療のための有効な治療法を提供する可能性があります。本研究では、クントゼ（TTK；ニュージーランド産ホウレンソウ）の70％エタノール抽出物をAD動物モデルで海馬にアミロイドβ（25-35）を注入したラット（ADラット）を用いて、海馬のアミロイドβ沈着を抑制し、腸内マイクロバイオーム組成を調節することで記憶障害を改善するかどうかを調べた。ADラットには、高脂肪食のセルロース（AD-CON）またはTTK（300 mg/kg bw; AD-TTK）を7週間投与した。海馬にアミロイドβ(35-25)を注入したラットにAD-CON食を与えたところ、記憶障害（Normal-Con）はなかった。AD-TTKはAD-Conと比較してアミロイドβ沈着に対して保護されたが、Normal-Conよりも高かった。AD-TTKはAD-Conと比較して、受動的回避、Y迷路、水迷路で測定した短期記憶喪失および特殊記憶喪失から保護した。Normal-Conと比較して、AD-Conは海馬のpCREB→pAkt→pGSK-3βを減衰させたが、AD-TTK群ではそれが抑制された。脳由来神経栄養因子(BDNF)と毛様体神経栄養因子(CNTF)のmRNA発現は、AD-CON群で減少し、AD-TTK群では発現が抑制された。海馬のTNF-αおよびIL-1βのmRNA発現は、AD-CON群ではNormal-CON群に比べて高く、AD-TK群では発現の増加を抑制した。AD-CON群はNormal-Con群に比べてインスリン抵抗性の増加が認められ、AD-TK群では改善が認められた。AD-ConはNormal-Con群と比較して腸内マイクロバイオーム群集を分離し、AD-TKはNormal-Con群と重複していた。

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease. Herbal medicine may provide efficacious treatments for its prevention and/or cure. This study investigated whether a 70% ethanol extract of Kuntze (TTK; New Zealand spinach) improved the memory deficit by reducing hippocampal amyloid-β deposition and modulating the gut microbiota in rats with amyloid-β(25-35) infused into the hippocampus (AD rats) in an AD animal model. The AD rats had cellulose (AD-CON) or TTK (300 mg/kg bw; AD-TTK) in their high-fat diets for seven weeks. Rats with amyloid-β(35-25) infused into the hippocampus fed an AD-Con diet did not have memory loss (Normal-Con). AD-TTK protected against amyloid-β deposition compared to AD-Con, but it was higher than Normal-Con. AD-TTK protected against short-term and special memory loss measured by passive avoidance, Y maze, and water maze, compared to AD-Con. Compared to the Normal-Con, AD-Con attenuated hippocampal pCREB → pAkt → pGSK-3β, which was prevented in the AD-TTK group. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and ciliary neurotrophic factor (CNTF) mRNA expression decreased in the AD-CON group, and their expression was prevented in the AD-TTK group. Hippocampal TNF-α and IL-1β mRNA expressions were higher in the AD-Con group than in the Normal-Con, and AD-TTK groups protected against the increase in their expression. The AD-CON group showed an increase in insulin resistance compared to the Normal-Con group and the AD-TTK group showed improvement. AD-Con separated the gut microbiome community compared to the Normal-Con group and AD-TTK overlapped with the normal-Con. The AD-Con group had more , , and than the AD-TKK and Normal-Con group but fewer and . In conclusion, the 70% ethanol extract of TTK enhanced the memory function and potentiated hippocampal insulin signaling, reduced insulin resistance, and improved gut microbiota in amyloid-β-infused rats.