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Nat Commun:肠乱心慌?吃好睡好不如“肠好”!中国农业大学马云飞团队揭示SP-菌群-肌醇肠脑轴保护机制

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越来越多的研究发现,肠道和大脑紧密相连:当肠道发炎(比如炎症性肠病),人不仅肚子难受,还容易出现焦虑、抑郁等情绪问题。但背后的机制还不清楚。

基于此,2026年1月8日,中国农业大学动物医学院马云飞教授研究团队在Nature communications杂志发表了“Neuropeptide SP protects against colitis and linked anxiety-like behavior through the putative roles of gut microbiota and metabolite inositol”揭示了神经肽P物质通过肠道菌群及其代谢物肌醇的潜在作用,对结肠炎及相关焦虑样行为具有保护作用。

研究人员发现,神经肽P物质(SP)不仅能缓解小鼠因肠道炎症(DSS模型)引起的肠损伤,还能改善其焦虑、抑郁等行为问题。SP的作用机制很巧妙:它通过调节肠道菌群,提升一种关键代谢物:肌醇的水平;肌醇一方面抑制大脑中小胶质细胞的NF-κB炎症通路减轻神经炎症,另一方面增强星形胶质细胞的GABA能和钙信号保护神经功能。外源补充肌醇能复制SP的疗效,而阻断肌醇则让SP失效,说明肌醇是关键中介。这项研究揭示了“肠-脑轴”中SP-菌群-肌醇的新通路,为治疗炎症性肠病(IBD)及其伴随的精神障碍提供了新思路。

图一 SP可改善DSS诱导小鼠的结肠炎症状和焦虑样行为

本研究采用葡聚糖硫酸钠(DSS)成功构建了结肠炎小鼠模型,该模型广泛用于模拟人类溃疡性结肠炎。小鼠通过饮水摄入DSS,并静脉注射P物质(SP)。为评估SP在结肠炎发病中的作用,作者监测了小鼠体重、便血及粪便性状。

研究发现,SP不仅能有效缓解DSS诱导的小鼠结肠炎,还能显著改善其伴随的焦虑样行为。在肠道层面,SP治疗明显减轻了黏膜损伤、隐窝结构破坏和炎性细胞浸润,恢复杯状细胞数量及黏液蛋白MUC-2表达,降低肠道通透性,并抑制TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子释放,且单独使用SP未引起任何不良反应,表明其安全性良好。

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在行为学方面,DSS小鼠在旷场、高架十字迷宫、高架零迷宫和明暗箱实验中均表现出典型的焦虑样行为,而SP处理可显著逆转这些异常;更重要的是,即使在DSS停用、肠道炎症已消退后,小鼠仍持续存在焦虑行为,而SP依然具有抗焦虑效果且不影响基础运动能力。

综上,SP不仅通过维护肠道屏障和抑制炎症缓解结肠炎,还能独立于肠道症状改善“肠-脑轴”相关的精神障碍,展现出治疗炎症性肠病及其神经精神共病的双重潜力。

图二 SP可减轻DSS诱导小鼠海马损伤和神经炎症

研究发现,DSS诱导的结肠炎小鼠不仅肠道受损,海马也出现明显病理改变:神经元丢失、核固缩、尼氏体减少,尤其在齿状回区域;而SP治疗显著保护了海马神经元结构,维持细胞形态和排列。

机制上,SP有效减轻海马神经炎症,大幅降低IL-1β、TNF-α、IL-6等促炎因子,同时提升IL-4、IL-10等抗炎因子水平。免疫荧光和蛋白检测进一步显示:SP抑制了小胶质细胞的过度活化(Iba-1⁺细胞减少)并阻止其向促炎的M1表型极化(iNOS下降);同时,SP还防止星形胶质细胞丢失,甚至增加GFAP阳性细胞数量,增强其神经保护作用。

这些结果表明,SP通过“双管齐下”抑制有害的小胶质细胞活化,保护有益的星形胶质细胞减轻海马损伤和神经炎症,从而改善结肠炎相关焦虑行为,为“肠-脑轴”调控提供了关键证据。

图三 SP通过肠道菌群缓解结肠炎及焦虑样行为

为明确肠道菌群在SP治疗作用中的必要性,作者采用广谱抗生素连续处理小鼠14天以清除其肠道微生物并在此基础上建立DSS诱导的结肠炎模型。

结果显示,抗生素处理显著降低了肠道菌群负荷,盲肠明显扩张,符合伪无菌状态特征。在此菌群耗竭背景下,SP对结肠炎的保护作用显著减弱:疾病活动指数改善不明显,体重下降、结肠缩短、脾体比升高及肠道组织损伤等病理变化未能有效缓解。更重要的是,SP原本可显著改善的焦虑样行为,在菌群缺失后完全丧失。

这些结果表明,SP缓解结肠炎及其相关神经行为障碍的作用依赖于完整的肠道菌群,提示其疗效并非直接作用于宿主组织,而是通过调控肠道微生物介导的“肠-脑轴”通路实现。

图四 肌醇介导SP通过肠-脑轴缓解焦虑

为验证肌醇在SP抗焦虑作用中的关键地位,作者使用肌醇合成抑制剂L-690330进行干预。结果发现,该抑制剂完全阻断了SP对结肠炎小鼠焦虑样行为的改善作用:在高架十字迷宫、高架零迷宫和明暗箱实验中,SP的保护效应均被逆转。同时,L-690330也消除了SP对海马齿状回神经元损伤的修复作用,表现为神经元萎缩和尼氏体丢失重现。

进一步研究显示,接受SP治疗小鼠的肠道菌群可通过粪菌移植(FMT)将更高水平的肌醇传递给受体小鼠,且其血清和海马中肌醇浓度显著升高,提示肌醇可经“肠-脑轴”抵达中枢。

体外实验证实:在小胶质细胞中,肌醇抑制LPS诱导的TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子表达;在星形胶质细胞中,肌醇增强GABA能相关基因(如Gabra3、Camk2d)及蛋白(GABAAR1、CaMKII等)的表达。

综上,肌醇作为SP调控肠道菌群后产生的关键代谢物,在中枢发挥双重作用:抑制小胶质细胞介导的神经炎症,同时增强星形胶质细胞的GABA能/Ca²⁺信号,从而介导SP的神经保护与抗焦虑效应。

图五 SP保护机体免受结肠炎和焦虑样行为的机制

总结

SP通过菌群-肠-脑轴有效缓解了炎症性肠病样胃肠道损伤及相关精神障碍。其机制在于恢复肠道菌群失调,进而促进菌群来源的代谢物肌醇的生成。本研究揭示了SP在调控菌群-肠-脑轴中一个此前未被认识的关键作用,凸显SP作为治疗胃肠道与焦虑症状共存疾病的一种有前景的候选疗法。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67904-0

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