编译：mallow，编辑：小菌菌、江舜尧。
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导读
肠-脑轴是双向的，肠菌群会影响包括阿尔茨海默症（AD）在内的脑部疾病。CCAAT/增强子结合蛋白β/天冬酰胺内肽酶（C/EBPβ/AEP）信号通过裂解β-淀粉样前体蛋白和Tau来介导大脑中的AD病变。
研究结果表明发生在5xFAD小鼠中的肠道失调与和年龄相关的肠道中C/EBPβ/AEP途径增加有关。与老年野生型（WT）小鼠不同，老年3xTg小鼠微生物群会加速幼龄3xTg小鼠的AD病理，并伴随大脑中活跃的C/EBPβ/AEP信号传导。抗生素治疗可减少这种信号传导并减弱5xFAD中的淀粉样蛋白生成过程，从而改善认知功能。益生元R13可抑制该途径并抑制肠内淀粉样蛋白聚集。R13诱导的唾液乳杆菌拮抗C/EBPβ/AEP轴，从而减轻肠道泄漏和氧化应激。作者的发现支持以下假说：肠道营养不良激活的C/EBPβ/AEP信号传导与肠道AD病理学有关。
原名：Gut dysbiosis contributes to amyloid pathology, associated with C/EBPβ/AEPsignaling activation in Alzheimer’s disease mouse model译名：肠道失调导致的淀粉样病变与阿尔茨海默病小鼠模型中C/EBPβ/AEP信号的激活有关通信作者：Ashfaqul Alam & Keqiang Ye1.从3个月或6个月大的5xFAD小鼠及其同窝WT小鼠收集的粪便样品中纯化总DNA。细菌16S rRNA基因（V4区域）经过PCR扩增，并使用Illumina MiSeq高通量测序平台对扩增子进行测序。2.将3xTg幼鼠（6周龄）与老年3xTg小鼠（12个月）或老年WT小鼠（12个月）一起饲养5个月，评估肠道微生物组对大脑AD病理的作用。3.在饮用水中对6周龄的5xFAD小鼠进行了5个月的慢性剂量抗生素混合物（ABX）治疗。使用通常用于破坏小鼠肠道感染和炎症模型中的微生物群的抗生素（氨比西林，万古霉素，新霉素，庆大霉素和红霉素的混合物）的方案，评估它们对5xFAD小鼠大脑Aβ沉积的影响，并从6.5个月大的ABX和对照处理的动物的半脑中制备脑裂解物和切片。4.分析了治疗3个月后来自5xFAD小鼠的粪便样本，并将它们与对照进行比较，评估慢性R13治疗是否能缓解肠道营养不良。
1 肠道营养不良以年龄依赖的方式在5xFAD小鼠中发生
研究表明肠道微生物群落变化与鼠模型中AD病理发展之间存在关联。然而，关于营养不良的肠道微生物群如何影响肠道淀粉样蛋白病理的机制仍不清楚。作者首先以年龄依赖性的方式在AD小鼠模型（5xFAD小鼠及其同窝WT小鼠）中表征了肠道微生物群落组成。从3个月或6个月大的5xFAD小鼠及其同窝WT小鼠收集的粪便样品中纯化总DNA。细菌16S rRNA基因（V4区域）经过PCR扩增，并使用Illumina MiSeq高通量测序平台对扩增子进行测序。3个月大的5xFAD小鼠和WT小鼠的微生物群落结构基本相似；而在6个月大时，与WT小鼠进行比较，5xFAD小鼠的肠道菌群组成发生了显著变化（图1A）。在菌群水平上，3个月大的5xFAD小鼠和WT小鼠的肠道微生物群均由较低丰度的厚壁菌和较高丰度的拟杆菌组成。但是从两个优势门厚壁菌和拟杆菌的动态变化可以看出，在6个月大的5xFAD小鼠和同窝WT小鼠中，肠道微生物群的分类学分布发生了明显的时间变化（图1A）。6个月大的5xFAD小鼠中的菌群群落的特征在于包括变形菌，拟杆菌和脱铁杆菌在内的促炎性菌数量的动态增加。在属水平上，与同窝WT小鼠相比，6个月大的5xFAD小鼠还表现出幽门螺杆菌，普氏菌和萨特氏菌的数量增加。与同窝WT小鼠相比，6个月大的5xFAD小鼠粪便中螺杆菌属（变形菌门的一员）的丰度增加了10倍以上。分析进一步表明，6个月大的5xFAD小鼠胆汁螺杆菌的相对丰度相对于3个月大的显着增加。从β多样性分析（图1B）中还可以明显看出微生物群落组成的动态变化，这表明在6个月大的5xFAD和WT小鼠中肠道菌群的生物分类分布有明显的时间变化。此外，在6个月大的5xFAD小鼠肠道中，操作分类单元水平的系统发育丰富度（α多样性）显著降低（图1，C至E）。这些发现表明5xFAD小鼠的肠道菌群具有年龄依赖性的动态变化，其特征是微生物多样性降低，以及随后的抗炎性厚壁菌明显耗竭和促炎性变形菌暂时性富集。
图1 5xFAD小鼠粪便中微生物组分析揭示了微生物群落的变化。2 肠道菌群通过调节大脑中C/EBPβ/AEP途径调节3xTg AD小鼠的认知功能为了进一步评估肠道微生物组对大脑AD病理的作用，将3xTg幼鼠（6周龄）与老年3xTg小鼠（12个月）或老年WT小鼠（12个月）一起饲养5个月。微生物组分析表明，与和老年WT小鼠一起饲养相比，与老年3xTg小鼠一起饲养的3xTg幼鼠肠道微生物群成分发生了变化。在6个月大时，两组受体幼鼠之间的微生物群落结构显示出明显的差异。此外，分别在受体3xTg小鼠和它们的供体小鼠之间观察到微生物群落结构的相似性（图2A和B）。异硫氰酸荧光素-葡聚糖测定表明，从老年3xTg小鼠中接受的肠道微生物组可增强3xTg幼鼠的肠道泄漏（图2C）。免疫印迹结果显示从老年3xTg小鼠引入的肠道微生物组会增加3xTg幼鼠大脑中的p-C/EBPβ和C/EBPβ水平，从而导致AEP活化。随后，下游APP和Tau明显增加，导致APP N373/N585和Tau N368片段明显升高。值得注意的是，与和老年WT小鼠一起饲养或对照组相比，与老年3xTg小鼠一起饲养的3xTg幼鼠中的AT8信号增加（图2D）。AEP酶法表明，来自老年3xTg小鼠的肠道微生物组触发3xTg幼鼠大脑中AEP活化，而来自健康老年小鼠的肠道微生物组则阻断了蛋白酶的活性（图2E）。电子显微镜分析显示，接受老年3xTg小鼠的肠道微生物组后，3xTg幼鼠大脑中的突触明显减少（图2，F和G）。水迷宫行为测试显示，与接受来自老年WT小鼠的微生物相比，接受来自老龄3xTg小鼠的肠道微生物组的3xTg幼鼠存在明显的认知缺陷（图2H-K）。因此，由于与老年3xTg小鼠共同饲养而导致的3xTg幼鼠肠道微生物组改变激活了受体幼鼠脑中C/EBPβ/AEP信号传导，加速了认知功能障碍。图2 老年3xTg小鼠肠道菌群激活年轻3xTg小鼠大脑中C/EBPβ/AEP，促进认知功能障碍。3 C/EBPβ/AEP途径在5xFAD小鼠肠道中以年龄依赖性方式被激活在3xTg小鼠模型的不同大脑区域中，C/EBPβAEP轴以年龄依赖性方式激活，促进大脑中老年斑和神经纤维缠结的形成，并伴有逐渐的神经元丢失和慢性神经炎症。为了检查该途径是否也在肠道中被激活，对不同年龄的5xFAD及其同窝WT小鼠的结肠切片进行了免疫荧光（IF）复合染色。p-C/EBPβ/微管相关蛋白2（MAP2）的复合染色表明，WT小鼠肠中MAP2阳性肠神经系统（ENS）神经元中的C/EBPβ磷酸化程度呈年龄依赖性。MAP2神经元信号减少表明在衰老过程中肠神经元丢失。5xFAD小鼠中p-C/EBPβ增强，而肠道中MAP2阳性神经元明显下降（图3A）。为了验证p-C/EBPβ染色信号的特异性，将6个月大5xFAD小鼠的脑和结肠切片与对照或抗p-C/EBPβ（一种激活C/EBPβ的特征明确的特异性抗体）一起孵育。仅观察到与p-C/EBPβ抗体一起孵育的样品的荧光信号，表明阳性信号来自激活的p-C/EBPβ细胞。在老化过程中下游靶标AEP显著升高，WT和5xFAD小鼠肠道中C/EBPβ的总水平也升高，且后者比前者强（图3B）。这些发现表明，与WT小鼠相比，5xFAD小鼠在衰老过程中更容易在肠道内发生炎症。因此，衰老期间5xFAD小鼠的Aβ丰度很高。尽管在WT小鼠肠道组织中证实有Aβ信号，但几乎检测不到Tau N368（图3C）。相比之下，在WT小鼠肠道中APP C586信号要弱得多，而AT8则无法检测到（图3D）。脑源性神经营养因子（BDNF）和netrin-1均可促进神经元存活并调节肠道功能。BDNF是TrkB受体的同源配体，在肠道中(包括ENS神经元和肠粘膜上皮与间质)广泛分布，介导肠蠕动。在外周器官中，netrin-1在肠上皮中表达并调节炎症。发现WTNF小鼠肠道中BDNF和netrin-1均呈年龄依赖性降低，而这些效应在5xFAD小鼠中更为显著，这与先前报道的AD患者中BDNF降低有关。在5xFAD小鼠的大脑中，C/EBPβ和AEP被证实并有所增加。同样，在6个月和9个月大的5xFAD小鼠脑中，Aβ聚集大量伴随着可检测到的Tau N368活性。而在6个月大的WT小鼠脑中这两个信号几乎都检测不到。因此，在5xFAD小鼠中C/EBPβ/AEP信号被暂时激活，与营养因子的减少成反比。图3 在5xFAD小鼠结肠中C/EBPβ/AEP途径以年龄依赖性方式升级。4 抗生素治疗可抑制5xFAD小鼠C/EBPβ/AEP信号传导，减轻AD病理为了评估肠道微生物对淀粉样蛋白沉积的影响，在饮用水中对6周龄的5xFAD小鼠进行了5个月的慢性剂量抗生素混合物（ABX）治疗。使用通常用于破坏小鼠肠道感染和炎症模型中的微生物群的抗生素（氨比西林，万古霉素，新霉素，庆大霉素和红霉素的混合物）的方案，评估它们对5xFAD小鼠大脑Aβ沉积的影响，并从6.5个月大的ABX和对照处理的动物的半脑中制备脑裂解物和切片。免疫印迹显示慢性ABX治疗抑制C/EBPβ和p-C/EBPβ水平，从而导致AEP降低。ABX处理下APP和Tau蛋白裂解的下游底物显著减弱，导致AEP裂解APP的2个截短的片段APP N585和N373，以及Tau N368明显减少。被N末端抗体识别的全长APP在ABX处理的5xFAD小鼠脑中升高。2种Tau磷酸化抗体AT8和AT100表明，Tau的过度磷酸化在ABX处理的5xFAD小鼠脑中得到了强有力的缓解（图4A）。脑裂解物的酶法测定证实ABX显著阻断了AEP蛋白酶活性（图4B）。因此，ABX处理后Aβ42的浓度显著降低（图4C）。IF与抗Aβ复合染色表明，ABX处理可将5xFAD小鼠海马中沉积的老年斑大部分去除（图4D和E），与Aβ42酶联免疫吸附测定数据一致。根据免疫印迹分析，IF复合染色显示在ABX治疗后5xFAD大脑中AEP和C/EBPβ均降低,APP C586和Tau N386的活性均减弱。在5xFAD大脑中，Aβ和p-Tau AT8活性被强烈阻断。Aβ和硫黄素S复合染色证明ABX完全消除了聚集的Aβ原纤维。小胶质细胞标记物Iba-1的阳性信号在ABX处理后降低。高尔基染色和电子显微镜分析表明，树突棘和突触明显升高。来自5xFAD小鼠的结肠裂解物的免疫印迹分析表明，ABX可降低C/EBPβ，p-C/EBPβ和活化的AEP。ABX处理明显抵消了AEP对肠内APP N373，N585和Tau N368的裂解作用。肠道切片IF复合染色显示，ABX降低了AEP和C/EBPβ，APP C586和Aβ的复合染色，以及Aβ聚集的沉积。异硫氰酸荧光素-葡聚糖测定表明ABX可显著减少肠道渗漏。水迷宫行为测试表明ABX明显增强了5xFAD小鼠的认知记忆（图4F和G）。恐惧条件实验表明，与对照相比，ABX改善了学习功能得到了改（图4H）。以上结果表明，慢性抗生素治疗可拮抗5xFAD小鼠的C/EBPβ/AEP信号通路并抑制淀粉样蛋白病理，从而恢复认知功能。图4 抗生素治疗可抑制5xFAD小鼠C/EBPβ/AEP信号传导并挽救认知功能障碍。5 7,8-DHF的前药R13减弱5xFAD小鼠肠道中C/EBPβ/AEP信号BDNF模拟化合物7,8-DHF是一种有效的小分子TrkB激动剂，对AD具有显著的治疗作用。为了提高7,8-DHF的口服生物利用度和体内药代动力学特性，将7,8-DHF优化为氨基甲酸酯前药R13，该药物显示出约3倍的口服生物利用度和更长的体内半衰期，产生更有希望的治疗效果。作者发现R13以剂量依赖的方式降低了5xFAD肠道中的C/EBPβ。随后AEP以类似的方式变化。R13以浓度依赖的方式使5xFAD小鼠肠道中AEP裂解的APP N373和Tau N368均减弱。（图5A）。IF染色显示R13使肠道中的C/EBPβ和AEP信号逐渐减弱（图5B，C，E和F）。肠道中Aβ信号也显著下降（图5D和G）。AEP酶法分析表明，当剂量为21.8和43.6 mg/kg时肠道中的蛋白酶活性显著降低（图5H）。此外，R13以剂量依赖的方式减轻了5xFAD小鼠的肠道泄漏。随着R13剂量的逐步升高，肠道中的IL-6（C/EBPβ的下游靶标）水平逐渐降低。相反，IL-1β和TNF-α保持不变（图5J）。IF分析表明，R13使5xFAD小鼠肠道中Aβ和APP C586活性稳定降低。而且，硫磺素S复合染色揭示的肠道组织中聚集的Aβ纤维以剂量依赖的方式减少。为了研究R13是否激活大脑中的TrkB受体，除了R13水解后释放的7,8-DHF的直接激活作用外是否还涉及其他任何机制，进行了抗BDNF的IF染色和酶联免疫吸附测定。发现R13剂量依赖性地上调5xFAD海马中的BDNF水平。用脂质过氧化和氧化应激生物标记物4-HNE进行的免疫组织化学染色显示，R13逐渐抑制5xFAD小鼠脑和肠道中的氧化应激。因此，R13通过多种机制发挥其抗AD的治疗功效，包括直接的TrkB激动作用，中枢神经系统中的BDNF上调以及肠道中的C/EBPβ/AEP信号传导抑制。图5 R13给药减弱5xFAD小鼠肠道中C/EBPβ/AEP信号传导。6 R13益生元可缓解5xFAD小鼠肠道中的AD病理为了评估慢性R13治疗是否能缓解肠道营养不良，分析了治疗3个月后来自5xFAD小鼠的粪便样本，并将它们与对照进行比较。微生物组分析表明，对照组小鼠在6个月大时的肠道中的拟杆菌的含量略有降低。此外，在R13处理的5xFAD小鼠中，厚壁菌和软壁菌丰度增加，某些变形菌丰度减少（图6A）。与3个月大的5xFAD小鼠粪便相比，在6个月大的对照处理的5xFAD小鼠粪便中，肝螺旋杆菌的相对丰度增加了3.15倍。R13处理显著抑制了肝螺旋杆菌丰富的增加（图6B）。另一方面，与对照5xFAD小鼠粪便相比,肠道巴恩斯氏菌，唾液乳杆菌和椭圆形拟杆菌的丰度在6个月大的R13施用的5xFAD小鼠粪便中增加了约2倍（图6C-E）。PCoA分析表明，R13处理的小鼠微生物群明显不同于对照小鼠（图6F）。数据表明，R13处理降低了小鼠肠道中这些促炎性变形菌尤其是螺杆菌的含量。体外分析结果表明是R13的中间代谢产物7,8-DHF而不是T1以剂量依赖的方式减少肝螺旋杆菌的数量,进一步支持该发现。体外分析还表明7,8-DHF以剂量依赖的方式显著增加唾液乳杆菌的数量（图6G）。因此16S依赖性菌群分析分析显示，在5xFAD对照小鼠中使用厚壁菌以年龄依赖性方式减少黄酮类化合物。但是，R13的施用适度增加了该微生物种群的丰度。进一步的微生物组分析表明，R13处理刺激了特定抗炎细菌唾液乳杆菌的富集，并且还减少了肠道中某些促炎性病原菌的含量。图6 16S rRNA对R13慢性处理的5xFAD小鼠粪便样品进行肠道菌群分析。7 R13诱导的益生菌抑制5xFAD小鼠大脑中C/EBPβ/AEP信号传导，从而减少肠道泄漏和氧化应激接下来评估长期抗生素治疗对图1中确定的特定肠道细菌群的影响，并分析R13诱导的益生菌对肠道菌群的影响。ABX处理5个月可显著降低促炎性螺杆菌和普氏杆菌的相对频率。唾液乳杆菌和椭圆形拟杆菌的相对丰度保持相似。数据表明，抗生素的应用减少了与炎症性免疫反应有关的蛋白细菌的数量。另一方面，长期的R13治疗选择性地使5xFAD小鼠的唾液乳杆菌升高并富集（图6D）。假设这种唾液乳杆菌可能是益生菌，并部分解释了R13的治疗作用。为了验证这种可能性，用活的或煮沸的唾液乳杆菌(磷酸盐缓冲液作为对照)对5xFAD小鼠进行3个月的长期喂养。微生物组分析表明，与6个月大的对照小鼠相比，经活的唾液乳杆菌喂养的小鼠肠道中观察到门水平的炎性变形杆菌降低和纲水平的柔膜细菌的增加。但是整个群落组成基本保持不变，并且在各治疗组之间紧密聚集在一起。另外，活的唾液乳杆菌处理也在一定程度上降低了螺杆菌的相对丰度。与灭活的唾液乳杆菌或对照比，活的唾液乳杆菌治疗能强烈抑制大脑中的C/EBPβ和AEP活化。通过活唾液乳杆菌处理使通过活性AEP的APP N585和Tau N368蛋白酶裂解变得迟钝。因此，p-Tau AT8的活性被拮抗（图7A）。与灭活的唾液乳杆菌或对照相比，活的唾液乳杆菌处理显著抑制了AEP的酶活性（图7B）。大脑中促炎细胞因子IL-6的浓度也降低了（图7C）。但是，无论唾液乳杆菌是否存活，脑中的BDNF都没有显著改变（图7D）。尽管与灭活的唾液乳杆菌或对照相比,活唾液乳杆菌对脑中Aβ40和Aβ42浓度统计学上没有显著降低，但它们显示出下降的趋势（图7E）。异硫氰酸荧光素-葡聚糖测定表明，与对照组相比，活的唾液乳杆菌和死去的唾液乳杆菌都降低了5xFAD小鼠的肠道渗漏图7F），表明煮沸的唾液乳杆菌治疗的小鼠也可能会受益于唾液乳杆菌的某些成分或代谢产物，从而减轻肠道泄漏。活的唾液乳杆菌明显减轻了C/EBPβ和AEP的水平，与5xFAD大脑中Aβ和APP C586的减少有关（图7G和H）。活的唾液乳杆菌与煮沸的唾液乳杆菌相比，脑中硫磺素S阳性的Aβ聚合物减弱了（图7I）。5xFAD小鼠大脑和肠道的4-HNE免疫组织化学染色结果显示，与对照或灭活的唾液乳杆菌相比，活的唾液乳杆菌减少了皮质和海马的氧化应激。IF染色结果表明活的唾液乳杆菌处理降低了肠道中的C/EBPβ和AEP。活性AEP对APPC586的蛋白酶裂解也减少了，活的唾液乳杆菌还减轻了5xFAD小鼠肠道中Aβ的沉积。图7 R13诱导的益生菌唾液乳杆菌抑制5xFAD小鼠大脑中C/EBPβ/AEP信号传导，减少肠道泄漏。人类共生微生物是影响宿主健康的非常重要的环境因素。约95％的共生微生物位于肠道中，它们在人类营养，消化，神经营养，炎症，生长，免疫以及防止病原体感染方面起着重要作用。肠道微生物消化不良和组成的改变有助于人类发展包括肠道易激综合症，2型糖尿病，代谢综合征，肥胖症和AD在内的多种疾病。这些变化是肠道稳态和下丘脑-垂体-肾上腺轴必不可少的，因此在应激反应中起重要作用。本研究表明，与同窝WT小鼠相比，5xFAD小鼠发生年龄依赖性的肠道营养不良。肠道微生物功能失调与系统发育丰富度降低相关，尤其是在以肠道炎症和胃肠道屏障完整性失调为特征的疾病中。例如与6个月大的WT小鼠相比，螺杆菌在5xFAD小鼠中高度富集。特别是在3个月大和6个月大的5xFAD小鼠中胆汁螺杆菌均显著增加。微生物组分析还显示在在6个月的5xFAD小鼠中，普雷沃氏菌增加约100倍。普氏菌是人类结肠菌群中的主要属，并且在遗传上具有在肠道中充当高效粘蛋白降解剂的功能。据报道，普氏菌可促进糖尿病和自闭症中的胃肠道功能障碍。同样，萨特氏菌属也与自闭症，唐氏综合症和炎症性肠病等人类疾病相关。肠道菌群可能导致衰老并影响脑部疾病。AD脑中的Aβ和神经纤维缠结病理以及相关的神经炎症是通过微生物群-肠-脑轴与肠道发生串扰的。AD患者因肠道营养不良而引起的肠道渗漏可能使细菌代谢产物（例如脂多糖）的内毒素渗入结肠的ENS系统，从而刺激C/EBPβ活化和AEP上调，导致肌层和粘膜下神经系统的Aβ和神经纤维缠结病理增加。聚集的Aβ或Tau原纤维可能会沿着迷走神经扩散到大脑中。先前的研究表明来自帕金森患者的β-Syn原纤维注射入大鼠结肠后可沿迷走神经转运至大脑。最近报道了来自致密原纤维的α-SynN103和Tau N368，具有更高的神经毒性，并从结肠传播到大脑，引发帕金森病理和运动障碍。健康的肠道菌群对于维持正常的大脑发育和功能非常重要。越来越多的证据表明，肠-脑轴是双向通讯，可同时应用于大脑和肠胃。健康肠道菌群的转移将减少不同AD动物模型中的淀粉样蛋白和Tau病理，提供肠道微生物群影响大脑的概念。为了进一步验证这一概念，作者使用3xTg幼鼠与年老的3xTg小鼠或年老的WT小鼠进行共同饲养,这是粪便菌群移植实验的替代方法。数据表明，来自老年3xTg小鼠（而非WT小鼠）的微生物群加速了3xTg幼龄小鼠的AD病理，与大脑中活跃的C/EBPβ/AEP信号传导相关。5xFAD小鼠肠道中C/EBPβ/AEP途径被暂时激活，并发肠道中淀粉样蛋白病理。长期抗生素治疗抑制C/EBPβ/AEP信号转导和Aβ病理，恢复5xFAD小鼠的认知功能。口服小分子TrkB受体激动剂前药R13会先代谢成T1，然后代谢成7,8-DHF，从而使肠道中的C/EBPβ/AEP轴变钝并拮抗Aβ病理。因此，R13除了通过大脑中的7,8-DHF激活BDNF/TrkB神经营养信号外，还充当益生元。在炎症性肠病的鼠模型中，肝螺杆菌优先在小鼠小肠，盲肠和结肠上定殖，并引起肠道炎症和结肠炎，R13处理显著抑制了其扩张。粪便样品分析显示，在长期R13处理的5xFAD小鼠中，有益细菌唾液乳杆菌被选择性富集。因此，用唾液乳杆菌对5xFAD小鼠进行长期喂养可减轻肠道泄漏，炎症和氧化应激。但是，仅益生菌治疗不足以逆转5xFAD小鼠的认知缺陷，这表明R13诱导的唾液乳杆菌有助于R13对AD的部分治疗功效。先前的研究表明，益生菌唾液乳杆菌可改善结肠损伤并减少粘膜炎症。已经报道母体化合物7,8-DHF渗透到大脑中，与TrkB受体结合，并刺激中枢神经系统的神经营养信号传导。作者还发现R13剂量依赖性地增加了大脑中BDNF的产生。可以想象，R13或7,8-DHF通过多种机制在AD中发挥治疗作用，从TrkB激动功能到脑中BDNF产生的增加，再到肠道菌群中的益生元作用。在5xFAD小鼠中使用抗生素R13或益生菌进行治疗，一种至关重要的促炎细胞因子转录因子C/EBPβ大大减少。其下游靶标AEP在肠道和大脑中受到抑制，从而导致APP和Tau蛋白水解片段减少以及Aβ病理抑制。以前的研究表明BDNF和C/EBPβ相互反向调节，从而在小鼠脑中的BDNF/TrkB减少，C/EBP上调，AEP活化以及Aβ和Tau改变之间提供机制联系。研究发现R13（7,8-DHF）在鼠结肠中也起抗氧化剂作用，导致促炎细胞因子IL-6降低并抑制C/EBPβ。已经显示，肠道菌群繁殖可以释放出大量淀粉样蛋白和LPS，这可能在信号通路的调节以及与AD发病机理相关的促炎细胞因子的产生中发挥作用。营养会影响肠道菌群的组成以及脑Aβ的形成和聚集，这表明通过特定的营养干预来调节肠道微生物组和淀粉样蛋白生成可能是预防或降低AD风险的有效策略。抗生素会严重破坏肠道菌群。在雄性小鼠中长期服用ABX可以减少Aβ沉积和相关的神经胶质变性，并有选择地减少雄性而不是雌性的Aβ沉积。将年龄相匹配的APP/PS1-21雄性小鼠的粪便菌群移植到ABX处理的APP/PS1-21雄性小鼠中，可恢复肠道微生物组并部分恢复Aβ病理学和小胶质细胞形态，从而证明了微生物组在Aβ淀粉样变性小鼠模型中调节Aβ淀粉样变性和小胶质细胞生理的因果关系。结果表明ABX治疗可抑制5xFAD小鼠肠道和大脑中C/EBPβ/AEP通路并减轻Aβ病理，从而减轻AD认知障碍。宿主肠道菌群也不断控制中枢神经系统中小胶质细胞的成熟和功能。通过饮食和营养干预来调节老年人的肠道微生物组并恢复其多样性，可能会改善老年人的身心健康。饮食中摄入的某些其他抗氧化营养素，例如维生素C，维生素E和类黄酮，也被认为与降低AD风险有关。长期用R13治疗还可以通过增加有益细菌和减弱炎性细菌来减轻5xFAD小鼠的肠道营养不良，这与肠道内AD病理学降低相关。已经报道过在大脑中R13通过其小分子激动剂7,8-DHF剂量依赖性地激活TrkB信号传导，并通过激活Akt介导的磷酸化抑制AEP，从而导致5xFAD小鼠突触可塑性增加和AD病理抑制。代谢物7,8-DHF是一种类黄酮，具有TrkB激动活性，抗氧化作用和益生元活性等多种功能，其对肠道菌群的影响可能与作为TrkB激动剂缓解AD发病机制的作用无关。因此，用R13诱导的唾液乳杆菌的长期治疗抑制了肠和脑中C/EBPβ/AEP信号传导。它还显著减轻了肠道泄漏，并在5xFAD小鼠的大脑和肠道中均表现出抗氧化作用。ABX和R13都可减少促炎细菌，如螺杆菌。在ABX或R13处理后，抗炎唾液乳杆菌的丰度分别保持不变甚至增加。作者的发现表明两种治疗后唾液乳杆菌的丰度仍保持在一定水平以上，这与信号通路的调节有关。与对照相比，两种处理中的C/EBPβ/AEP信号均被抑制。但是，R13本身除了对TrkB受体具有物理活化作用外，还对宿主产生了与许多类黄酮一样的直接作用。尚不清楚肠道微生物群改变如何介导大脑BDNF水平。据推测，R13治疗可减轻脑部炎症并使C/EBPβ失活，从而减轻C/EBPβ对BDNF转录的抑制作用。以生物利用度低为特征的多酚在消耗后需要通过肠道菌群将其生物转化为具有生物活性代谢产物，被认为是异源生物并易于吸收。因此，为了充分获得健康并增加多酚的生物利用度和活性，可能需要健康的肠道菌群。其他抗氧化剂和营养素的保护作用也可能在某种程度上取决于肠道菌群的平衡。已经报道了7,8-DHF和R13都具有口服生物活性，R13将7,8-DHF的口服生物利用度从4.6％提高到11％。目前，R13正处于治疗AD适应症的1期临床试验中。外部环境因素诱导肠道菌群紊乱，宿主基因对肠道菌群的影响可能相互作用，从而确定疾病的易感性，包括AD的风险。可以想象，R13通过直接的TrkB受体激动作用和肠道菌群的有益调节而发挥其对AD的治疗功效。
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