Abstract White matter loss has been described as a common occurrence in Alzheimer’s disease (AD) patients for multiple decades. However, it remains unclear why oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) fail to repair myelin deficits in these patients. Here, we show that clusterin, a risk factor for late-onset AD, is produced by OPCs and inhibits their differentiation into oligodendrocytes. Specifically, we demonstrate that a unique subset of OPCs produces clusterin. We show that phagocytosis of debris, including amyloid beta (Aβ) and myelin, drives the upregulation of clusterin in OPCs. We confirm, in vivo , that Aβ oligomers drive clusterin upregulation and that OPCs phagocytose Aβ. Furthermore, we show that clusterin is a potent inhibitor of OPC differentiation and prevents the production of myelin proteins. Finally, we demonstrate that clusterin inhibits OPC differentiation by significantly reducing the production of IL-9 by OPCs. Our data reveals that clusterin may be responsible for the lack of myelin repair observed in AD and is a promising therapeutic target for AD-associated cognitive decline.

Abstract The gut microbiome consists of the trillions of bacteria, fungi, and viruses that inhabit the digestive tract. These communities are sensitive to disruption from environmental exposures ranging from diet changes to illness. Disruption of the community of lactic acid producing bacteria, Lactobaccillacea , has been well documented in mood disorders and stress exposure. In fact, oral supplement with many Lactobacillus species can ameliorate these effects, preventing depression- and anxiety-like behavior. Here, for the first time, we utilize a gnotobiotic mouse colonized with the Altered Schaedler Flora to remove the two native species of Lactobaccillacea . Using this novel microbial community, we found that the Lactobacillus species themselves, and not the disrupted microbial communities are protective from environmental stressors. Further, we determine that Lactobaccillacea are maintaining homeostatic IFNγ levels which are mediating these behavioral and circuit level responses. By utilizing the Altered Schaedler Flora, we have gained new insight into how probiotics influence behavior and give novel methods to study potential therapies developed to treat mood disorders.

Abstract Multiple sclerosis (MS) is a T cell driven autoimmune disease that attacks the myelin of the central nervous system and currently has no cure. MS etiology is linked to both the gut flora and external environmental factors but this connection is not well understood. One immune system regulator responsive to non-pathogenic external stimuli is the aryl hydrocarbon receptor (AHR). The AHR, which binds diverse molecules present in the environment in barrier tissues, is a therapeutic target for MS. However, AHR’s precise function in T lymphocytes, the orchestrators of MS, has not been described. Here we show that in a mouse model of MS, T cell specific Ahr knockout leads to recovery driven by a decrease in T cell fitness. At the mechanistic level, we demonstrate that the absence of AHR changes the gut microenvironment composition to generate metabolites that impact T cell viability, such as bile salts and short chain fatty acids. Our study demonstrates a newly emerging role for AHR in mediating the interdependence between T lymphocytes and the microbiota, while simultaneously identifying new potential molecular targets for the treatment of MS and other autoimmune diseases.

Abstract Depression is a prevalent psychological condition with limited treatment options. While its etiology is multifactorial, both chronic stress and changes in the microbiome are associated with disease pathology. In depression, stress is known to induce microbiome dysbiosis, defined here as a change in microbial composition associated with a pathological condition. This state of dysbiosis is then known to feedback on depressive symptoms. While studies have demonstrated that targeted restoration of the microbiome can alleviate depressive-like symptoms in mice, translating these findings to human patients has proven challenging due to the complexity of the human microbiome. As such, there is an urgent need to identify factors upstream of microbial dysbiosis. Here we investigate the role of mucin 13 as an upstream mediator of microbiome composition changes. Using a model of chronic stress, we show that the mucosal protein, mucin 13, is selectively reduced after psychological stress exposure. We further demonstrate that the reduction of Muc13 is mediated by the Hnf4 transcription factor family. Finally, we determine that deleting Muc13 is sufficient to drive microbiome shifts and despair behaviors. These findings shed light on the mechanisms behind stress-induced microbial changes and reveal a regulator of mucin 13 expression. Summary In this paper, authors identified a pathway by which stress induces microbiome shifts. They found that psychological stress selectively alters a key mucosal protein, mucin 13, which in turn modifies the microbial niche to induce changes in bacterial composition.