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为探究硝酸盐对酒精诱导的认知下降的影响及口腔微生物群的作用,研究人员开展了关于硝酸盐、口腔微生物群与酒精诱导认知障碍关系的研究。结果发现硝酸盐可减轻小鼠认知障碍,降低炎症,且口腔微生物群参与其中。这为治疗酒精相关认知障碍提供新思路。
在全球范围内,酒精使用障碍(AUD)是一个不容忽视的问题,在中国,其 12 个月患病率达 1.8% ,终生患病率为 4.4%。长期饮酒不仅会引发肝脏疾病、增加患癌风险,还会导致神经炎症,造成认知功能受损,如工作记忆、注意力和执行功能等方面出现障碍。与此同时,饮食中的无机硝酸盐被发现对健康有益,它能在口腔微生物群的作用下转化为亚硝酸盐和一氧化氮(NO),这一过程不仅与改善衰老相关的认知障碍有关,还与口腔微生物群的组成变化密切相关。那么,硝酸盐能否改善酒精诱导的认知障碍?口腔微生物群在其中又扮演着怎样的角色?这些问题亟待解答。
为了深入探究这些问题,北京大学第六医院、中国医学科学院实验动物研究所等机构的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上,为解决酒精诱导的认知障碍问题带来了新的希望。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先,通过 16S rRNA 基因测序技术,分析口腔微生物群的组成和多样性变化;其次,进行口腔微生物群移植(OMT)实验,将不同来源的口腔微生物群移植到无菌小鼠体内,观察其对认知功能和神经炎症的影响;再者,采用 Y 迷宫和新颖物体识别(NOR)测试等行为学实验,评估小鼠的认知功能;最后,运用酶联免疫吸附测定(ELISA)等技术检测炎症因子水平,以及利用京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析微生物群的功能变化。
研究结果如下:
- 硝酸盐对酒精诱导认知障碍及口腔微生物群的影响:研究人员将 SPF 小鼠分为健康对照组(HC)、酒精组(A)和酒精 + 硝酸盐组(A + N)。实验结果显示,A 组小鼠体重增长较慢,认知功能在 Y 迷宫和 NOR 测试中表现较差,而 A + N 组小鼠的认知功能得到显著改善。16S rRNA 基因测序结果表明,硝酸盐能防止酒精导致的小鼠口腔微生物群组成的剧烈变化,使其接近 HC 组。例如,酒精会使微生物群的 Chao 指数大幅增加,而硝酸盐补充后,该指数几乎降至 HC 组水平;在属水平上,酒精会使大肠杆菌(Escherichia)、乳杆菌(Lactobacillus)等一些潜在致病菌的丰度增加,同时使硝酸盐代谢相关微生物链球菌(Streptococcus)的丰度降低,而硝酸盐补充后,这些变化得到一定程度的逆转,棒状杆菌(Corynebacterium)的丰度增加。这表明硝酸盐能部分恢复被酒精损害的口腔微生物群,抑制潜在致病菌的生长,同时增加硝酸盐代谢相关细菌的数量。
- 硝酸盐对酒精诱导炎症激活的影响:研究发现,慢性酒精摄入会导致小鼠海马体和内侧前额叶皮层(mPFC)等脑区的炎症反应增强,表现为 Iba1 阳性细胞数量增加,促炎细胞因子 IL - 1β、IL - 6 和 TNF - α 水平上升,抗炎细胞因子 IL - 10 水平下降,同时脑损伤生化标志物 S100β 水平也升高。而硝酸盐补充能部分抑制这些免疫反应,减轻炎症。这说明硝酸盐可以抑制酒精诱导的中枢神经系统和外周循环中的炎症反应。
- 口腔微生物群对硝酸盐保护作用的影响:通过对比使用氯己定(CHX)去除口腔微生物群的小鼠(CHX 组)和对照组(Ctrl 组)发现,CHX 组小鼠体重增长较慢,在 Y 迷宫测试中自发交替行为显著减少,海马体和 mPFC 中的炎症反应增强,促炎细胞因子水平升高。这表明口腔微生物群在硝酸盐诱导的认知保护和炎症抑制中起着重要作用,去除口腔微生物群会削弱硝酸盐的保护作用。
- 移植硝酸盐补充者的口腔微生物群的影响:研究人员将酒精饮用者在硝酸盐补充前后的口腔微生物群分别移植到无菌(GF)小鼠体内。结果发现,移植了补充后口腔微生物群(rPI 组)的小鼠在 Y 迷宫测试中自发交替行为显著增加,认知功能得到改善,同时海马体和 mPFC 中的炎症反应减轻,Iba1 阳性细胞数量减少,促炎细胞因子水平降低。这表明移植硝酸盐补充者的口腔微生物群能增强小鼠的认知功能,减轻神经炎症。
- 酒精饮用者认知障碍与硝酸盐代谢相关细菌的关系:研究人员对 63 名酒精依赖患者进行研究,根据蒙特利尔认知评估(MoCA - BJ)得分将其分为低认知功能组(AD - LC)和高认知功能组(AD - HC)。结果发现,AD - LC 组患者血浆硝酸盐浓度较低,且硝酸盐代谢相关细菌如奈瑟菌(Neisseria)和嗜血杆菌(Haemophilus)的丰度较低,而普雷沃菌(Prevotella)和韦荣菌(Veillonella)的丰度较高。这表明酒精饮用者的认知障碍程度与硝酸盐代谢相关细菌的减少有关。
研究结论和讨论部分指出,本研究首次发现硝酸盐对酒精诱导的认知损伤具有有益作用,并阐明了口腔微生物群在其中的作用机制。硝酸盐可能通过抑制海马体和 PFC 区域的神经炎症来保护酒精诱导的认知障碍,而口腔微生物群在这一过程中不可或缺。此外,研究还发现慢性 AUD 与参与硝酸盐代谢的特定口腔微生物的改变有关,认知障碍越严重,血清硝酸盐水平越低。这一系列研究结果不仅为解决 AUD 的神经病理学问题提供了新策略,也为其他具有共同炎症途径的神经退行性疾病的治疗提供了潜在的方向。同时,研究也指出,虽然目前取得了一定成果,但仍需进一步研究,如通过宏基因组和代谢组学分析来深入探究特定微生物群落和细菌物种的功能作用,以及开展随机双盲安慰剂对照临床试验来验证富含硝酸盐的果汁对 AUD 患者认知功能的影响等。