腸内細菌Paenalcaligenes hominisの細胞外小胞は迷走神経を介した認知機能障害の危険因子である

The extracellular vesicle of gut microbial Paenalcaligenes hominis is a risk factor for vagus nerve-mediated cognitive impairment.

• Kyung-Eon Lee
• Jeon-Kyung Kim
• Sang-Kap Han
• Dong Yun Lee
• Hae-Ji Lee
• Sung-Vin Yim
• Dong-Hyun Kim

抄録

背景:

パイロット研究では、高齢者の糞便をマウスに移植すると、認知障害が有意に生じることを明らかにした。高齢者や高齢マウスの糞便からPaenalcaligenes hominisとEscherichia coliが検出されることが多くなってきている。そこで、高齢者や高齢マウスの糞便からPaenalcaligenes hominisとEscherichia coliを分離し、マウスの加齢性変性認知障害や大腸炎の発生に及ぼす影響を調べた。

BACKGROUND: In a pilot study, we found that feces transplantation from elderly individuals to mice significantly caused cognitive impairment. Paenalcaligenes hominis and Escherichia coli are increasingly detected in the feces of elderly adults and aged mice. Therefore, we isolated Paenalcaligenes hominis and Escherichia coli from the feces of elderly individuals and aged mice and examined their effects on the occurrence of age-related degenerative cognitive impairment and colonic inflammation in mice.

結果:

高齢者や高齢のマウスから採取した糞便を移植した場合、移植された若いマウスでは、若い成人やマウスから採取した糞便を移植した場合に比べて、有意に強い認知障害を引き起こした。Paenalcaligenes hominisの経口投与は、特定病原体フリー（SPF）マウスと細菌フリーマウスで強い認知障害と大腸炎を引き起こした。また、大腸菌もSPFマウスで認知障害と大腸炎を誘発した。Paenalcaligenes hominis、その細胞外小胞（EV）、および／またはリポ多糖類の経口投与は、マウスにおいて認知障害および大腸炎を引き起こした。しかし、セリアック膣切除術はPaenalcaligenes hominisまたはそのEVに曝露されたマウスの認知障害の発生を有意に抑制したが、大腸炎の発生は抑制されなかった。膣切開はまた、EVの海馬への浸潤を抑制した。

RESULTS: The transplantation of feces collected from elderly people and aged mice caused significantly more severe cognitive impairment in transplanted young mice than those from young adults and mice. Oral gavage of Paenalcaligenes hominis caused strong cognitive impairment and colitis in specific pathogen-free (SPF) and germ-free mice. Escherichia coli also induced cognitive impairment and colitis in SPF mice. Oral gavage of Paenalcaligenes hominis, its extracellular vesicles (EVs), and/or lipopolysaccharide caused cognitive impairment and colitis in mice. However, celiac vagotomy significantly inhibited the occurrence of cognitive impairment, but not colitis, in mice exposed to Paenalcaligenes hominis or its EVs, whereas its lipopolysaccharide or Escherichia coli had no such effects. Vagotomy also inhibited the infiltration of EVs into the hippocampus.

結論:

Paenalcaligenes hominis、特にEVはアルツハイマー病などの認知機能障害を引き起こす可能性があり、EVは迷走神経だけでなく血液を介して脳にも侵入する可能性がある。ビデオ概要。

CONCLUSIONS: Paenalcaligenes hominis, particularly its EVs, can cause cognitive function-impaired disorders, such as Alzheimer's disease, and its EVs may penetrate the brain through the blood as well as the vagus nerve. Video Abstract.