阿尔茨海默病（AD）的病理特征主要包括由过度磷酸化的tau蛋白组成的神经纤维缠结（NFTs）以及淀粉样蛋白（Aβ）肽组成的淀粉样斑块。此外，神经炎症、肠道菌群失调、氧化应激、突触功能障碍和神经元变性，也被认为在AD疾病进展中发挥重要作用。
天冬酰胺内肽酶（AEP）通过切割淀粉样前体蛋白（APP）和tau蛋白，促进Aβ的产生，促进tau蛋白的过度磷酸化和聚集。CCAAT/增强子结合蛋白β（C/EBPβ）是一种炎症调节的转录因子，以年龄依赖的方式调节大脑中AEP的转录和蛋白水平。研究发现，消耗AEP可以显著改善Tau病理和Aβ沉积，从而改善AD小鼠的突触功能障碍和认知缺陷，而消耗C/EBPβ会下调AEP并减少病理特征。
广藿香醇（PA）是从一种中草药中分离出来的生物活性成分。研究表明，PA具有广泛的抗炎活性，并能改善由链脲佐菌素诱导的AD模型的认知障碍。此外，PA可以调节肠道菌群，从而治疗胃肠道疾病。然而，PA对AD中肠道微菌群、tau蛋白和神经炎症的影响仍未被探索。
在此背景下，2023年1月30日，香港中文大学中医学院林志秀与冼彥芳课题组在Journal of Neuroinflammation发文揭示了广藿香醇缓解AD小鼠认知缺陷的神经机制。
首先，课题组选用TgCRND8转基因鼠作为AD模型。行为学测试结果显示：与WT组相比，TgCRND8鼠在埋藏测试（Burrowing test）中掩埋的食物量减少，即日常活动行为（activities of daily living -ADL）异常；在旷场中央停留时间及在新物体识别测试中的识别能力下降，而在水迷宫测试中的逃离时间增加，表现出焦虑和认知缺陷；而在慢性PA给药后，TgCRND8鼠的上述行为学缺陷均被缓解。
WB结果显示：与WT组相比，TgCRND8鼠的Tau蛋白的磷酸化程度增强，而PA可以抑制其tau蛋白的过度磷酸化；此外，其β-分泌酶BACE-1、p-APP、γ-分泌酶APH-1和淀粉样前体蛋白-C端片段（APP-CTFs）的蛋白表达上调，而Aβ降解酶IDE蛋白的表达下调。ELISA结果显示： TgCRND8鼠Aβ多肽（Aβ40和Aβ42）表达显著上调。免疫荧光染色结果显示TgCRND8鼠海马和皮层脑区的Aβ斑块荧光信号显著上调，且 GFAP和Iba1荧光信号也上调。而在慢性PA给药后，上述TgCRND8鼠的Tau蛋白和淀粉样斑块相关蛋白的过度表达及星形胶质细胞和小胶质细胞的异常增殖均被抑制。
鉴于TgCRND8鼠脑内GFAP和Iba1荧光信号的上调，课题组进一步的ELISA结果显示：与WT组相比，TgCRND8鼠的脑内和结肠中的促炎因子（IFN-γ; IL-1β; IL-6; TNF-α; IL-4）的表达显著上调。而WB结果显示：TgCRND8鼠的脑内炎症抑制因子BDNF的表达显著下调。上述结果表明TgCRND8鼠具有严重的神经炎症，而进一步的研究结果表明PA慢性给药显著缓解了该神经炎症。
鉴于TgCRND8鼠的上述神经炎症可能涉及到脑-肠轴，课题组由此进行了肠道菌群分析。α-多样性分析结果显示，TgCRND8小鼠的测序深度指数和细菌丰富度明显低于WT小鼠； PCoA结果表明WT小鼠的肠道微生物群与TgCRND8小鼠明显不同；此外，TgCRND8小鼠与WT鼠的肠道菌群在门、科和基因水平上存在显著差异；而PA慢性给药显著缩小了TgCRND8小鼠与WT鼠的上述菌群差异并提高了TgCRND8小鼠的菌群丰度。
进一步的WB结果显示TgCRND8小鼠海马和结肠内的C/EBPβ和AEP蛋白表达显著增加，而PA慢性给药抑制了这些蛋白的表达，暗示PA可能通过抑制C/EBPβ/ AEP信号通路缓解TgCRND8小鼠的AD表型。
最后，课题组发现过表达C/EBPβ的TgCRND8小鼠的行为障碍和AD相关蛋白分子的表达异常同样可通过PA慢性给药所缓解。此外，移植PA慢性给药后的TgCRND8小鼠的粪便也可以缓解对照组TgCRND8小鼠的AD表型。
总的来说，该研究充分证明PA可以通过抑制Aβ斑块沉积、tau蛋白过度磷酸化、抑制C/EBPβ/AEP通路的激活、神经炎症和肠道生态失调来改善TgCRND8小鼠的认知缺陷，证明了PA在AD治疗领域的药用潜力。
https://doi.org/10.1186/s12974-023-02704-1
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