肠道菌群及其代谢物介导褪黑激素对睡眠剥夺诱导认知障碍的神经保护作用

睡眠不足是一个严重的全球健康问题，能引起机体记忆缺陷和胃肠功能障碍。我们前期研究发现，褪黑激素可有效改善睡眠剥夺引起的认知障碍和肠道菌群紊乱。然而，褪黑激素发挥改善作用的具体机制尚不清楚。本研究建立粪菌移植、气单胞菌定植和LPS或丁酸盐补充试验，以评估肠道微生物及其代谢物在褪黑激素缓解睡眠剥夺诱导认知障碍中的作用。研究发现，睡眠剥夺小鼠的肠道菌群移植给正常小鼠后导致其海马小胶质细胞过渡激活，神经元凋亡和认知功能下降，并伴随肠道菌群的紊乱，具体表现为气单胞菌Aeromonas和LPS水平的升高，毛螺菌Lachnospiraceae_NK4A136和丁酸水平降低；而接受褪黑激素治疗的睡眠剥夺小鼠的粪便菌群并不会给正常小鼠带来上述损伤。同时，进一步研究发现，气单胞菌Aeromonas定植小鼠和LPS处理小鼠均表现出海马炎症水平增加和认知功能障碍，其损伤与睡眠剥夺小鼠类似，而补充褪黑激素后逆转上述变化。此外，我们也发现给睡眠剥夺小鼠补充丁酸可恢复炎症反应和认知障碍。相关研究成果以《Gut microbiota-derived metabolites mediate the neuroprotective effect of melatonin in cognitive impairment induced by sleep deprivation》为题，发表于Microbiome杂志。

该研究重点阐释了褪黑激素改善睡眠剥夺诱导机体认知障碍的作用和机制，研究成果从“微生物-肠-脑轴”角度探究了褪黑激素的神经保护作用，为防治睡眠不足导致的认知障碍提供了治疗思路。

文章信息：

Wang X, Wang Z, Cao J, Dong Y, Chen Y. Gut microbiota-derived metabolites mediate the neuroprotective effect of melatonin in cognitive impairment induced by sleep deprivation. Microbiome. 2023;11:17.

作者简介：

陈耀星：中国农业大学动物医学院二级教授、博士生导师，福建农林大学动科学院金山学者、亚洲兽医解剖学会副理事长、中国畜牧兽医学会动物解剖及组织胚胎学分会理事长、北京解剖学会副理事长、福建省兽医中药与动物保健重点实验室学术委员会副主任委员、中国畜牧业协会骆驼分会羊驼产业联合会副主席。研究方向为动物神经生物学和黏膜免疫学，主持国家和省部级科研项目23项，研究成果获北京市科学技术二等奖（第1完成人），农业部科技进步三等奖（第3完成人）。近年来，以通讯作者在J Pineal Res、Brain Res Bull、Environ Pollut、Microbiol Spectr等期刊杂志发表论文40余篇。王心彤博士为本文第一作者。