阿爾茨海默病我們并不陌生，相關(guān)研究也不少，但是對(duì)于這類(lèi)和神經(jīng)、認(rèn)知相關(guān)的疾病，還是有很多方向可以創(chuàng)新的。今天小薇在瀏覽PubMed時(shí)候發(fā)現(xiàn)一篇29分的文章，結(jié)果雖多但都不復(fù)雜，一起來(lái)一探究竟吧～ 小薇仔細(xì)研究過(guò)這篇文章后，發(fā)現(xiàn)不僅研究思路值得借鑒，文章采用的干預(yù)方式更是讓人耳目一新，研究結(jié)果向臨床轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的難度也小很多，這種能快速造福人類(lèi)的研究誰(shuí)不喜歡呀?。╬s：沒(méi)有思路、不知道怎么創(chuàng)新的找小薇，超多個(gè)性化的研究思路供你選擇哦?。? 文獻(xiàn)詳情：

l 題目：在阿爾茨海默病小鼠模型中，時(shí)間限制喂養(yǎng)的晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)可以拯救大腦病理并改善記憶

l 雜志：Cell Metab.

l 影響因子：IF=29.0

l 發(fā)表時(shí)間：2023年8月

研究背景

阿爾茨海默病(AD)是一種嚴(yán)重的神經(jīng)退行性疾病。除了β-淀粉樣蛋白(Aβ)和磷酸化的tau蛋白(pTau)在大腦中積累外，超過(guò)80%的AD患者常見(jiàn)的主訴是晝夜節(jié)律紊亂，表現(xiàn)為睡眠/覺(jué)醒周期變化和行為的改變，與患者存活率降低有關(guān)。延緩AD進(jìn)展的治療研究仍未取得突破，但延長(zhǎng)患者獨(dú)立性和日常功能的可能會(huì)對(duì)臨床護(hù)理產(chǎn)生重大影響。因此，研究晝夜節(jié)律在A(yíng)D病理學(xué)中的潛在作用對(duì)于A(yíng)D進(jìn)展的干預(yù)和治療是非常必要的。 研究思路

通過(guò)RNA-Seq，發(fā)現(xiàn)APP 23轉(zhuǎn)基因(TG) AD小鼠過(guò)度清醒、行為晝夜節(jié)律改變、多動(dòng)。對(duì)APP 23轉(zhuǎn)基因(TG) AD小鼠模型和NTG分別進(jìn)行限時(shí)喂養(yǎng)（TRF）和自由喂養(yǎng)（ALF），人為干預(yù)晝夜節(jié)律，檢測(cè)代謝、活動(dòng)、睡眠，以及AD病理和神經(jīng)炎癥相關(guān)的基因表達(dá)情況。檢測(cè)TRF方案對(duì)APP敲入(APP-KI)小鼠模型物質(zhì)代謝、淀粉樣蛋白負(fù)擔(dān)和記憶情況的影響。

主要結(jié)果

1.AD小鼠在睡眠、活動(dòng)、晝夜節(jié)律和大腦轉(zhuǎn)錄方面發(fā)生改變

使用非轉(zhuǎn)基因(NTG)小鼠作為對(duì)照，APP23 TG小鼠進(jìn)行觀(guān)察，TG小鼠在睡眠、籠內(nèi)活動(dòng)和晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)方面發(fā)生改變。使用RNA測(cè)序(RNA-seq)進(jìn)行差異基因表達(dá)分析，在TG小鼠中鑒定出258個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs)?(圖1I)。 對(duì)不同時(shí)間獲得的腦樣本的RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別在NTG小鼠、TG小鼠中發(fā)現(xiàn)248個(gè)、623個(gè)差異表達(dá)的基因(圖1K和1L)，表明在A(yíng)D中受到干擾的大部分基因表達(dá)表現(xiàn)出時(shí)間特異性，強(qiáng)調(diào)了在疾病早期階段，晝夜節(jié)律功能障礙對(duì)海馬轉(zhuǎn)錄組的影響。

圖1?AD小鼠在睡眠、活動(dòng)、晝夜節(jié)律和大腦轉(zhuǎn)錄方面表現(xiàn)出改變

2.限時(shí)喂養(yǎng)誘導(dǎo)AD小鼠代謝變化，調(diào)節(jié)腦轉(zhuǎn)錄并改善行為和睡眠

將TG和NTG同窩小鼠隨機(jī)分為兩組，分別進(jìn)行熱量一致的自由喂養(yǎng)(ALF)和限時(shí)喂養(yǎng)(TRF，進(jìn)食6小時(shí)/禁食18小時(shí))，通過(guò)檢測(cè)葡萄糖、酮代謝水平以及睡眠情況的變化，發(fā)現(xiàn)TRF改善了雌性和雄性TG小鼠的特定行為異常，它們不再表現(xiàn)出活動(dòng)期過(guò)度活躍，其活動(dòng)模式與NTG小鼠幾乎一致(圖2I-2L)，說(shuō)明對(duì)晝夜節(jié)律和代謝的干預(yù)可以改善小鼠的AD表型。

圖2 限時(shí)喂養(yǎng)誘導(dǎo)AD小鼠代謝變化，調(diào)節(jié)腦轉(zhuǎn)錄并改善行為和睡眠

3.TRF調(diào)節(jié)海馬轉(zhuǎn)錄，調(diào)控AD和炎癥相關(guān)的通路

通過(guò)比較TRF和ALF方案下的APP23 TG小鼠，發(fā)現(xiàn)86個(gè)AD基因和100個(gè)炎癥基因在功能上與髓鞘形成、遞質(zhì)合成和儲(chǔ)存、自噬、細(xì)胞因子重塑和適應(yīng)性免疫反應(yīng)相關(guān)。這些結(jié)果表明TRF可以影響大腦轉(zhuǎn)錄組，調(diào)節(jié)直接參與AD病理的通路。ps：功能富集分析、免疫浸潤(rùn)分析也可以用小薇新開(kāi)發(fā)的零代碼生信分析小工具實(shí)現(xiàn)，云生信分析工具平臺(tái)包含超多零代碼分析和繪圖小工具，上傳數(shù)據(jù)一鍵出圖，感興趣的小伙伴歡迎來(lái)嘗試喲，網(wǎng)址：http://www.biocloudservice.com/home.html）。 接下來(lái)，對(duì)收集的TG小鼠的腦樣本進(jìn)行RNA-seq無(wú)偏倚轉(zhuǎn)錄組分析，鑒定出TRF-TG小鼠中415個(gè)DEGs (圖3K)。使用Metacycle R包對(duì)JTK和LS分析，鑒定出TRF-TG小鼠中142個(gè)DEGs響應(yīng)節(jié)律性表達(dá)變化(圖3M)。

圖3?TRF對(duì)海馬轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)晝夜節(jié)律的影響

4.Bmi1是TRF誘導(dǎo)的APP23 TG小鼠海馬轉(zhuǎn)錄變化的潛在介質(zhì)

使用GSEA分析以確定TRF響應(yīng)基因的潛在上游調(diào)節(jié)因子，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)TRF應(yīng)答基因的富集程度最高的轉(zhuǎn)錄因子Bmi1 (圖4F)，在A(yíng)D患者的大腦表達(dá)減少。Bmi1缺陷小鼠也會(huì)表現(xiàn)出遲發(fā)性AD病理變化，如淀粉樣斑塊和pTau增加。TRF能夠恢復(fù)Bmi1下游與AD病理高度相關(guān)的靶點(diǎn)，如視黃醇轉(zhuǎn)運(yùn)體Stra6、神經(jīng)調(diào)節(jié)劑Npy和Tlr2 (圖4I-4L)，證實(shí)了Bmi1在介導(dǎo)TRF對(duì)APP23 TG小鼠的有益影響中的作用。

圖4 TRF對(duì)海馬轉(zhuǎn)錄的改善是由Bmi1部分介導(dǎo)的

05.TRF減輕APP23 TG小鼠AD病理表現(xiàn)

通過(guò)Aβ免疫染色發(fā)現(xiàn)，TRF-TG小鼠的斑塊總面積和每只小鼠的斑塊數(shù)量均顯著減少(圖5I和5J)。線(xiàn)性回歸分析顯示，APP23 TG小鼠的斑塊負(fù)荷與年齡之間存在預(yù)期的正相關(guān)，與ALF組(6.009)相比，TRF組TG小鼠的斜率降低了42.8%(1.429)，表明總體疾病進(jìn)展明顯減弱(圖5L)。TRF能夠誘導(dǎo)清除已有斑塊，降低新淀粉樣蛋白沉積率。

圖5?TRF顯著改善AD小鼠的淀粉樣蛋白病理和疾病進(jìn)展

06.在A(yíng)PP-KI AD小鼠模型中，限時(shí)喂養(yǎng)可改善認(rèn)知行為并延緩疾病進(jìn)展

對(duì)APP-KI小鼠進(jìn)行為期3個(gè)月的TRF治療，與ALF小鼠相比，TRF下的APP-KI小鼠在ZT14時(shí)血液中b-羥基丁酸顯著增加，葡萄糖水平顯著降低，淀粉樣蛋白負(fù)荷減少，表現(xiàn)為斑塊數(shù)量和面積減少(圖6D和6E)。通過(guò)迷宮測(cè)試，發(fā)現(xiàn)TRF改善了APP-KI小鼠的短期和長(zhǎng)期記憶，TRF將APP-KI小鼠所有這些領(lǐng)域的認(rèn)知表現(xiàn)恢復(fù)到接近野生型的水平(圖6K)。

圖6 在A(yíng)PP-KI AD小鼠模型中，限時(shí)喂養(yǎng)可改善認(rèn)知行為并延緩疾病進(jìn)展

文章小結(jié)

這篇文章首次表明，AD模型中通過(guò)TRF進(jìn)行的晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)具有調(diào)節(jié)觸發(fā)神經(jīng)變性的關(guān)鍵途徑的能力，采用限制進(jìn)食時(shí)間窗口這種干預(yù)方式，不僅具有全系統(tǒng)效應(yīng)，而且具有立即轉(zhuǎn)化的潛力，已成為一種重要的治療選擇。文章的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和模型構(gòu)建都有一定的創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)分析也都采用常規(guī)、經(jīng)典方案，值得我們借鑒，發(fā)表到29分的Cell子刊絕對(duì)實(shí)至名歸！感興趣的科研人，趕緊碼住這個(gè)思路行動(dòng)起來(lái)吧！

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