利用秀丽隐杆线虫发现人类肠道微生物群介导的蛋白质构象疾病干预策略

doi:10.4103/1673-5374.335788

摘要/Abstract

摘要： https://orcid.org/0000-0002-7491-5292 (Daniel M. Czyż)

Abstract: Age-dependent protein-conformational diseases (PCDs), such as Alzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease (PD), or amyotrophic lateral sclerosis (ALS), are characterized by misfolding and aggregation of metastable proteins present within the proteome of the affected individual. Recent evidence supports the notion that bacteria and bacterial products may be affecting the stability of these culprit host proteins and therefore influence disease progression and perhaps even its onset. Although specific culprit proteins are associated with each disease (e.g., Aβ in AD, α-synuclein in PD, and TDP-43 in ALS), bacteria found to affect these diseases do not seem to differentiate between these specific proteins but likely affect host proteostasis in general, leading to misfolding of metastable proteins encoded within the proteome. The evidence that supports this hypothesis comes from studies where a single bacterial genus was linked to multiple PCDs. For example, a decrease in Prevotella spp. is linked to constipation, a condition that precedes PD motor symptoms by as much as 20 or more years (Savica et al., 2009; Zhu et al., 2014). Additionally, the abundance of Prevotella found in PD patients negatively correlates with the severity of the disease (Jin et al., 2019). Prevotella abundance was also lower in an AD mouse model (Shen et al., 2017) and ALS patients (Hertzberg et al., 2021), suggesting that this genus may provide protection against proteotoxicity. However, more research has to concentrate on Prevotella to understand its role in PCDs, as other studies have seen increased abundance in affected patients (Guo et al., 2021). Such discrepancy could be attributed to the large number of Prevotella species that may play diverse roles in disease pathogenesis, and since most studies looked at the genus level, the effect of individual species may provide additional clues. A recent study found two Prevotella species (i.e., disiens and corporis) that significantly suppressed polyglutamine protein aggregation in the Caenorhabditis elegans (C. elegans) model (Walker et al., 2021), suggesting that these specific species may enhance host proteostasis and protect the host against protein misfolding and aggregation. What is most promising is that the effect of Prevotella spp. on host proteostasis is observed across organisms, including worms, mice, and humans; therefore, less expensive, and manageable models, such as C. elegans, can be used as a discovery tool. The example of Prevotella and its potential role in the suppression of various PCDs demonstrates that bacteria affect host proteostasis and may be capable of influencing disease pathogenicity mediated by aggregation-prone proteins.

. 利用秀丽隐杆线虫发现人类肠道微生物群介导的蛋白质构象疾病干预策略[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2022, 17(10): 2203-2204.

Daniel M. Czyż. Exploiting Caenorhabditis elegans to discover human gut microbiota-mediated intervention strategies in protein conformational diseases[J]. Neural Regeneration Research, 2022, 17(10): 2203-2204.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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文章快阅

延伸阅读

文章新闻内容（中文）：人类肠道微生物群可作为预防、诊断和治疗蛋白质构象疾病的工具

年龄依赖性蛋白质构象疾病，例如阿尔茨海默病、帕金森病或肌萎缩侧索硬化症，其特征在于受影响个体蛋白质组中存在的亚稳态蛋白质的错误折叠和聚集。最近研究发现，两种普雷沃氏菌种（即 disiens 和 corporis）显着抑制了秀丽隐杆线虫模型中的聚谷氨酰胺蛋白聚集，表明这些特定物种可能会增强宿主蛋白质稳态并保护宿主免受蛋白质错误折叠和聚合。在宿主上观察到跨物种的蛋白质稳态，包括蠕虫、小鼠和人类；因此，成本较低且易于管理的模型，例如秀丽隐杆线虫，可以用作发现工具。补充外源性丁酸盐（一种短链脂肪酸）可保护秀丽隐杆线虫免受细菌介导的多聚谷氨酰胺聚集和相关毒性。

来自美国佛罗里达大学的Daniel M Czyz认为，有益细菌的富集和有害细菌的消除可治疗干预年龄依赖性蛋白质构象疾病。益生菌可以丰富特定的肠道微生物。例如，地中海饮食和生酮饮食可降低阿尔茨海默病的风险和减轻阿尔茨海默病的症状。这种针对肠道的治疗为年龄依赖性蛋白质构象疾病的管理提供了一种有前景的方法。然而，一旦了解单个细菌物种对疾病发病机制的影响并确定它们各自的生长和营养需求，这种治疗策略可能会更加可行和有效。虽然所有已识别的微生物都是有害的，并且会引起感染，但它们也会定植于无症状的个体中。因此，识别和消除这些细菌，特别是来自有患家族性疾病风险的遗传易感个体，可能会影响疾病的发生和进展。针对这些有害物种的一种方法是使用噬菌体，这种病毒可以杀死具有极好的功效的细菌。与抗生素不同，噬菌体对细菌具有特异性，可以在物种水平上改变肠道微生物组。

文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2022年 10月 10 期发表。