牙齦卟啉單胞菌之外膜囊泡對神經細胞與微膠細胞的影響及阿茲海默症之致病機轉

Abstract

"阿茲海默症(Alzheimer’s Disease, AD)，是一種神經退化性疾病，約佔失智人口當中的70%。在阿茲海默症患者腦中發現會有大量神經元的死亡。在其病理特徵中，發現有乙型類澱粉蛋白的大量累積，也有微膠細胞(microglial cell)的活化，兩者會直接和間接地對神經元造成傷害。雖然已經對阿茲海默症的病因有些微了解，但確切成因仍有待進一步釐清。先前研究指出，在阿茲海默症病患腦中有發現一種牙周病的主要致病菌-牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis)與其毒素(gingipain)。另一研究發現，從AD病患糞便純化出的細菌的外膜囊泡(outer membrane vesicles, OMV)，能夠穿越血腦屏障(blood-brain barrier)，並促使濤蛋白(tau)的磷酸化及損害小鼠的認知能力。因此我們假設P. gingivalis的OMV (Pg-OMVs)也能穿過血腦屏障，促進阿茲海默症的病理現象。 本實驗使用P. gingivalis (ATCC #33277)之菌株用以分離其OMV，並使用穿透式電子顯微鏡確認細菌外膜囊泡的結構。並以神經細胞株SH-SY5Y及N2A和微膠細胞株BV-2作為模型來進行體外試驗(in vitro)。使用不同濃度的OMV，進行細胞形態及細胞活性變化的觀察，並以西方墨點法(Western Blot)檢視神經元之細胞凋亡蛋白與微膠細胞之發炎蛋白的表現情形。 實驗結果顯示，分離出的Pg-OMVs為直徑50-150nm大小的球形結構。隨著Pg-OMVs的濃度上升，神經元皺縮及漂浮的情形越顯著、細胞活性也隨之下降，並導致細胞凋亡蛋白(PARP)的截切；另外，Pg-OMVs也使得微膠細胞的細胞活性下降及誘導其發炎蛋白(iNOS、TNF-alpha)的表現。有趣的是，我們的實驗更發現，原以為會與Pg-OMVs一同對細胞造成傷害加成效果的乙型類澱粉蛋白寡聚體，會專一性地抑制Pg-OMVs對神經元與微膠細胞造成的毒性。 雖然在細胞實驗中有證實Pg-OMVs會導致微膠細胞的發炎以及神經元的死亡，與阿茲海默症病癥相符，但在動物體內Pg-OMVs是否真能成功從牙周組織入侵到腦部，再對腦內神經元造成損傷，以及乙型類澱粉蛋白寡聚體抑制Pg-OMVs毒性的機制為何，仍需進一步進行後續實驗做釐清。"