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研究背景和目的:帕金森病（Parkinson’s disease,PD）是中枢神经系统第二大神经退行性疾病（Neurodegenerative diseases,NDDs）,预计到2030年PD病人可能超过930万名。目前PD的治疗常用药物是左旋多巴制剂,该药物对于运动症状初用时效果明显,但随着病程的进展,药物疗效会逐渐降低,且可能出现运动并发症和药物副作用。PD病程较长、致残率高且缺乏有效治愈手段,给患者、家庭和社会带来了极大的负担。因此,探索和明确PD的发病机制,并针对性的减缓或阻止PD病理进展才是治疗的根本。胰高血糖素样肽-1（Glucagon-like peptide 1,GLP-1）及其类似物的神经保护作用也日益受到关注。然而,GLP-1的氨基酸序列中有可被二肽基肽酶IV（Dipeptidyl peptidase IV,DPP-IV）降解的位点,半衰期仅数分钟,很大程度上限制了其生理效能和临床应用。因此,我们课题组以乳酸乳球菌（Lactococcus lactis,L.lactis）为载体构建了一株可以持续表达GLP-1蛋白的工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1。前期研究已经证明该工程菌可以通过减少多巴胺能神经元的丢失和残存神经元中α-syn的异常聚集在MPTP诱导的PD小鼠模型中起到神经保护作用,然而,该工程益生菌是通过何种机制发挥神经保护作用尚未可知。因此,我进行了本次研究以明确L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1的具体神经保护作用机制。研究方法:3月龄雄性C57BL/6小鼠50只,随机分成5个组,分别为正常对照组（C组）、MPTP诱导模型组（M组）、MPTP诱导利拉鲁肽治疗组（L组）、MPTP诱导乳酸乳球菌治疗组（R组）和MPTP诱导L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1工程菌治疗组（RG组）。具体实验方法如下:（1）旷场实验、爬杆实验和悬挂实验等行为学实验评价工程菌株对PD小鼠行为学障碍的改善效果;（2）脑组织免疫组化染色、免疫荧光染色和Western blotting检测PD小鼠脑组织中TH、α-syn、DAT、BDNF和GDNF的表达情况,评价工程菌株治疗后PD小鼠脑组织中多巴胺能神经元的存活情况、α-syn的表达情况和神经营养因子的变化情况等;（3）ELISA和Western blotting检测脑组织中GLP-1的具体含量和GLP-1R的分布情况;（4）H＆E染色和Western blotting检测血脑屏障和肠道屏障的完整性;（5）透射电镜、普鲁士蓝染色、免疫荧光染色和Western blotting检测铁死亡在PD小鼠中的重要作用,进一步探究PD小鼠脑组织中发挥作用的铁死亡相关通路;（6）DHE荧光染色和氧化应激因子测定检测脑组织和血清中氧化应激水平的变化情况;（7）16S r DNA高通量测序技术对小鼠肠道菌群组成和丰度进行检测,以明确工程菌株治疗后PD小鼠肠道菌群的变化情况。研究结果:（1）工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1可以有效增加MPTP诱导PD小鼠模型黑质中TH、DAT、BDNF和GDNF的表达,并降低α-syn的表达,从而进一步改善PD小鼠的探索和运动能力;（2）工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1可以有效改善PD小鼠模型体内肠道屏障和血脑屏障的完整性以及紧密连接相关蛋白occludin和ZO-1的表达,并显著增加黑质中GLP-1及其受体的含量;（3）工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1可以有效增加PD小鼠黑质中铁转运蛋白DMT1的表达从而减少铁离子的含量,进一步通过激活Keap1-Nrf2-GPX4信号通路和降低氧化应激水平来抑制PD小鼠体内的铁死亡,包括上调GSH-Px、SOD的表达和下调ROS、MDA的表达;（4）工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1在一定程度上可以恢复PD小鼠肠道菌群的物种多样性和丰富度,尤其是增加了益生菌阿克曼氏菌属（Akkermansia）的丰度。结论:本课题基于乳酸乳球菌为载体构建了工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1,并通过多种分子生物技术,评价了该工程菌株对MPTP诱导的PD小鼠模型的治疗效果及其潜在的作用机制。上述实验结果显示工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1可以通过激活Keap1-Nrf2-GPX4信号通路和降低氧化应激水平来抑制PD小鼠脑组织中的铁死亡,并进一步抑制该小鼠脑组织中多巴胺能神经元死亡和突触核蛋白病变,从而改善PD小鼠的运动症状。工程益生菌L.lactis MG1363-p MG36e-GLP-1不仅具备GLP-1蛋白的神经保护作用,同时L.lactis本身具有的胃肠道益生功效也可对人体健康起到积极保护作用,更重要的是,细菌药物可大幅降低药价成本,具有极为广阔的应用潜力。