丁酸盐在氧化应激时增强线粒体呼吸
丁酸盐是一种普遍存在的短链脂肪酸(长度为4个碳),已被证明对健康有许多好处。丁酸盐主要是由生活在我们肠道中的数万亿微生物细胞产生的,这些微生物细胞通常被称为肠道微生物群。这些微生物被怀疑通过各种生物机制积极和消极地影响我们身体的健康和疾病状态。其中一种机制是通过产生短链脂肪酸,如丁酸盐。
利用动物模型官方manbetx手机版进行的基础研究表明,丁酸盐可能对包括自闭症谱系障碍(ASD)在内的多种神经和精神疾病有治疗作用。丁酸盐与ASD之间的潜在生物学联系之一是线粒体。丁酸盐刺激氧化磷酸化和脂肪酸氧化,事实上,在无菌小鼠中,结肠细胞(结肠内部的细胞)的线粒体需要丁酸盐才能发挥作用。一些自闭症患者线粒体功能异常,大多数人有高水平的氧化应激,这可能会破坏线粒体功能。
我们建立的ASD线粒体功能障碍细胞模型被用来更好地理解丁酸盐对线粒体的影响。我们建立了ASD的淋巴母细胞样细胞系(LCL)模型,其中一个亚群表现出线粒体功能障碍(AD-A),一个亚群表现出线粒体功能正常(AD-N),以及年龄匹配对照(CNT) LCL。在不同浓度的丁酸盐(含或不含活性氧)孵育24小时或48小时后,我们测量了这些LCLs的线粒体功能和基因表达。
我们的研究结果概述在图1中。所有浓度的丁酸盐均可挽救基线时表现出线粒体功能障碍的ASD LCLs的线粒体呼吸。某些浓度的丁酸盐可以在线粒体功能正常的LCLs受到ROS刺激时恢复线粒体功能。线性模型表明,丁酸盐的作用是更好地调节线粒体功能,异常的低线粒体功能增加,异常的高线粒体呼吸减少。
最高浓度的丁酸盐增加了参与改善线粒体质量的基因的表达,包括PINK1、DRP1、FIS1,改善对生理应激的恢复能力,包括UCP2、mTOR、HIF1α、PGC1α,以及其他与认知和行为相关的基因,包括CREB1、CamKinase II。我们的研究结果表明,丁酸盐可能增强功能异常的线粒体的功能,并可能保护功能正常的线粒体免受生理应激的负面影响。据信,最高浓度的丁酸盐与结肠内的浓度相似,而最低浓度的丁酸盐一旦被吸收并运输到肝脏,则更接近血液浓度。然而,这些浓度处于正常状态;产生丁酸盐的微生物群细菌被破坏的紊乱可能导致丁酸盐浓度更高或更低。如果大量生产丁酸盐或在食物中补充丁酸盐,丁酸盐可以直接作用于大脑和身体,但丁酸盐也可以通过影响肠道健康和/或影响肠道相关淋巴组织来影响大脑和身体的功能,而肠道相关淋巴组织可以调节人体的免疫系统。
理查德·e·弗莱
凤凰城儿童医院,凤凰城,亚利桑那州,美国
美国亚利桑那州凤凰城亚利桑那大学医学院
出版
丁酸盐增强了自闭症男孩细胞系氧化应激过程中的线粒体功能。Rose S, Bennuri SC, Davis JE, Wynne R, Slattery JC, Tippett M, Delhey L, Melnyk S, Kahler SG, MacFabe DF, Frye RE。
翻译精神病学。2018年2月
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