腸腦軸新機(jī)制的研究揭示神經(jīng)肽 SP 護(hù)腸抗焦慮關(guān)鍵通路

瀏覽次數(shù)：225　發(fā)布日期：2026-4-2　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)馬云飛團(tuán)隊(duì)于《Nature communication》發(fā)表了一篇名為“Neuropeptide SP protects against colitis and linkedanxiety-like behavior through the putative roles ofgut microbiota and metabolite inositol”的文章。其研究旨在系統(tǒng)評估神經(jīng)肽 P 物質(zhì)（SP）對 DSS 誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎及其相關(guān)焦慮樣行為是否具有保護(hù)作用，并進(jìn)一步在 TNBS 結(jié)腸炎模型中驗(yàn)證其有效性；同時闡明 SP 的保護(hù)作用是否依賴腸道菌群，以明確菌群在該過程中的關(guān)鍵地位。在此基礎(chǔ)上，篩選并驗(yàn)證 SP 調(diào)控腸道菌群后產(chǎn)生的關(guān)鍵代謝物，確定介導(dǎo)腸–腦信號傳遞的核心分子，并解析 SP 通過菌群–代謝物途徑影響海馬小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞的具體信號通路，從而揭示腸–腦軸的分子機(jī)制，最終為炎癥性腸病（IBD）合并焦慮等精神共病提供新的治療靶點(diǎn)與干預(yù)策略。

01、研究方法
1 動物模型與分組處理
構(gòu)建 DSS 誘導(dǎo)的急性結(jié)腸炎小鼠模型，設(shè)置正常對照組、模型組、模型聯(lián)合物質(zhì) P 干預(yù)組以及單純物質(zhì) P 處理組。同時建立 TNBS 誘導(dǎo)的克羅恩病樣結(jié)腸炎模型，設(shè)置空白對照、模型對照以及不同劑量物質(zhì) P 干預(yù)組。通過混合抗生素清除小鼠腸道菌群，再進(jìn)行 DSS 造模與物質(zhì) P 干預(yù)，開展菌群耗竭實(shí)驗(yàn)；分別將正常小鼠、模型小鼠及模型聯(lián)合物質(zhì) P 干預(yù)小鼠的糞便移植至經(jīng)抗生素預(yù)處理的受體小鼠體內(nèi)，完成糞菌移植實(shí)驗(yàn)；此外，通過外源性肌醇干預(yù)及肌醇合成抑制劑阻斷試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證關(guān)鍵代謝物的功能作用。

2 腸道損傷評價(jià)方法
試驗(yàn)期間每日記錄小鼠疾病活動指數(shù)與體重變化，試驗(yàn)結(jié)束后檢測結(jié)腸長度以評估腸道大體損傷。通過組織病理學(xué)染色觀察腸道組織形態(tài)，借助透射電鏡分析腸道超微結(jié)構(gòu)改變；采用免疫熒光技術(shù)檢測腸道黏液屏障及上皮連接相關(guān)蛋白表達(dá)，同時測定血清熒光標(biāo)記葡聚糖含量評估腸道通透性，并檢測髓過氧化物酶活性與炎癥因子水平，綜合評價(jià)腸道炎癥及屏障損傷程度。

3 行為學(xué)評價(jià)方法
運(yùn)用曠場實(shí)驗(yàn)、高架十字迷宮、高架零迷宮及明暗箱實(shí)驗(yàn)等多種行為學(xué)范式，系統(tǒng)評估小鼠的焦慮樣行為表現(xiàn)；待腸道炎癥消退后重復(fù)開展行為學(xué)檢測，以排除炎癥本身引發(fā)的軀體不適對行為學(xué)結(jié)果的干擾。

4 海馬損傷與神經(jīng)炎癥檢測
通過組織染色觀察海馬神經(jīng)元形態(tài)及損傷情況，采用免疫熒光及免疫組化技術(shù)檢測海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化水平；結(jié)合多重細(xì)胞因子檢測、實(shí)時熒光定量 PCR 及蛋白免疫印跡技術(shù)，分析海馬組織炎癥因子表達(dá)及相關(guān)信號通路蛋白水平，探究海馬區(qū)域神經(jīng)炎癥與損傷特征。

5 組學(xué)與分子機(jī)制檢測
利用 16S rRNA 高通量測序分析腸道菌群的多樣性及群落組成，通過非靶向代謝組學(xué)篩選并鑒定菌群相關(guān)差異代謝物；分別對海馬組織及流式分選后的小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，分析關(guān)鍵信號通路的表達(dá)變化；采用雙標(biāo)免疫熒光技術(shù)定位相關(guān)通路蛋白及受體在膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)分布；并通過小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞體外培養(yǎng)模型，驗(yàn)證關(guān)鍵代謝物的生物學(xué)功能。

6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用單因素及雙因素方差分析、Tukey 多重比較檢驗(yàn)，結(jié)合主坐標(biāo)分析、置換多元方差分析、基因集富集分析及 Spearman 相關(guān)性分析等方法進(jìn)行處理與解析。

02、研究內(nèi)容
1 SP 可顯著改善 DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎與焦慮樣行為
SP 干預(yù)可明顯降低結(jié)腸炎小鼠 DAI 評分、減輕體重下降、恢復(fù)結(jié)腸長度。組織學(xué)顯示 SP 能改善結(jié)腸黏膜損傷、隱窩丟失與炎癥細(xì)胞浸潤，透射電鏡結(jié)果表明 SP 修復(fù)結(jié)腸上皮微絨毛與細(xì)胞間隙結(jié)構(gòu)。AB‑PAS 與免疫熒光證實(shí) SP 恢復(fù)杯狀細(xì)胞數(shù)量與 MUC2 分泌，降低腸道通透性，減少結(jié)腸促炎因子水平。

行為學(xué)結(jié)果顯示，DSS 模型小鼠出現(xiàn)顯著焦慮樣表現(xiàn)，而 SP 可顯著逆轉(zhuǎn)曠場、高架十字迷宮、高架零迷宮、明暗箱中的焦慮行為。在腸道炎癥消退后，焦慮行為仍持續(xù)存在，SP 依然可發(fā)揮抗焦慮作用，證明其效果不依賴急性炎癥緩解。

圖1 SP能緩解DSS誘導(dǎo)小鼠的結(jié)腸炎癥和焦慮樣行為

2 SP 減輕海馬損傷與神經(jīng)炎癥，調(diào)控小膠質(zhì) / 星形膠質(zhì)細(xì)胞
DSS 導(dǎo)致海馬神經(jīng)元出現(xiàn)核固縮、細(xì)胞丟失等病理損傷，尼氏小體大量減少，SP 可顯著改善上述損傷。同時 DSS 引起海馬促炎因子升高、抗炎因子降低，誘發(fā)強(qiáng)烈神經(jīng)炎癥。

免疫熒光顯示，DSS 使海馬小膠質(zhì)細(xì)胞大量激活，星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量明顯下降；SP 可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，減少 M1 型標(biāo)記物 iNOS 表達(dá)，并阻止星形膠質(zhì)細(xì)胞丟失，提高 GFAP 水平。說明 SP 通過維持海馬膠質(zhì)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

圖2 SP能減輕DSS誘導(dǎo)小鼠的海馬損傷和神經(jīng)炎癥

3 SP 無法透過血腦屏障，而是重塑腸道菌群結(jié)構(gòu)
ELISA 與 qPCR 證實(shí)，外源性 SP不能有效穿過血腦屏障進(jìn)入海馬，提示其腦保護(hù)作用來自外周途徑。

16S 測序顯示，SP 不改變菌群 α 多樣性，但顯著重塑 β 多樣性結(jié)構(gòu)。在門水平，SP 提高厚壁菌門豐度，降低擬桿菌門與變形桿菌門異常升高；在科與屬水平，SP 提高毛螺菌科、Muribaculaceae 等有益菌豐度，降低擬桿菌屬、大腸志賀菌屬等有害菌豐度。PICRUSt2 預(yù)測顯示 SP 恢復(fù)菌群代謝功能，顯著上調(diào)肌醇磷酸代謝通路。

圖3 SP能改善腸道微生物菌群失調(diào)

4 SP 的保護(hù)作用完全依賴腸道菌群
抗生素清除菌群后，SP 對結(jié)腸炎的改善作用幾乎完全消失，體重、DAI、結(jié)腸長度、組織病理、杯狀細(xì)胞丟失等均無法被 SP 逆轉(zhuǎn)。同時行為學(xué)結(jié)果顯示，菌群耗竭后 SP 不再具有抗焦慮效果。

糞菌移植實(shí)驗(yàn)證實(shí)，移植 DSS+SP 供體糞便可顯著改善受體鼠的結(jié)腸炎、腸道屏障損傷與結(jié)腸炎癥；同時改善焦慮樣行為，減輕海馬病理損傷，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞 M1 極化、恢復(fù)星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量。受體鼠菌群結(jié)構(gòu)也向正常狀態(tài)恢復(fù)，證明腸道菌群介導(dǎo) SP 的腸與腦保護(hù)作用。

圖4 SP以腸道微生物群依賴的方式保護(hù)DSS引起的腸道損傷和類焦慮障礙

圖5 FMT實(shí)驗(yàn)顯示，SP通過調(diào)節(jié)腸道微生物群，減輕了DSS引起的結(jié)腸炎和焦慮樣行為

5 SP 通過菌群調(diào)控海馬NF‑κB 與 GABAergic/Ca²⁺信號通路
糞菌移植后的海馬轉(zhuǎn)錄組顯示，DSS‑FMT 顯著激活NF‑κB 通路，而 SP‑FMT 可抑制該通路。分子驗(yàn)證顯示，SP 通過菌群降低小膠質(zhì)細(xì)胞 p‑p65、p‑IKBα 水平，抑制神經(jīng)炎癥核心通路。

同時 SP‑FMT 顯著激活神經(jīng)活性配體–受體互作與Ca²⁺信號通路，提高 GABA 合成關(guān)鍵酶、GABAA/GABAB 受體與 CaMKII 的表達(dá)。雙標(biāo)免疫熒光證實(shí)，SP 通過菌群抑制小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi) p‑IKBα，增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞 GABA 受體與 CaMKII 信號。流式分選細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組進(jìn)一步確認(rèn)：SP 通過菌群抑制小膠質(zhì)細(xì)胞 NF‑κB、增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞 GABAergic/Ca²⁺。

圖6 SP通過調(diào)節(jié)腸道微生物群影響海馬體的基因表達(dá)²⁺信號通路

6 SP 提高菌群代謝物肌醇，肌醇可模擬 SP 全部保護(hù)效應(yīng)
非靶向代謝組學(xué)顯示，SP 顯著提高結(jié)腸內(nèi)容物中肌醇水平，為最顯著上調(diào)的代謝物，且富集于肌醇磷酸代謝通路。

直接補(bǔ)充肌醇可重現(xiàn) SP 的全部效果：改善 DSS 結(jié)腸炎、修復(fù)腸道上皮、降低炎癥；逆轉(zhuǎn)焦慮樣行為；減輕海馬病理與神經(jīng)炎癥；抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化、恢復(fù)星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量；提高海馬 GABA 含量與 GABA 受體、GAT1 表達(dá)。證明肌醇是 SP 發(fā)揮作用的關(guān)鍵下游代謝物。

圖7 SP增強(qiáng)腸道微生物群來源代謝物肌醇的富集

圖8 腸道代謝物肌醇介導(dǎo)SP對DSS誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎和焦慮樣行為的保護(hù)作用

7 阻斷肌醇合成可完全逆轉(zhuǎn)SP 的神經(jīng)保護(hù)與抗焦慮作用
使用肌醇合成抑制劑 L‑690330 后，SP 對焦慮樣行為的改善作用消失，海馬神經(jīng)元損傷與尼氏小體丟失重新出現(xiàn)。FMT‑SP 可提高血清與海馬肌醇含量，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)肌醇可抑制 LPS 誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥，并在星形膠質(zhì)細(xì)胞中激活 GABAergic/Ca²⁺信號。證明肌醇是 SP 發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)與抗焦慮作用的必需分子。

圖9 肌醇在SP對抗DSS誘導(dǎo)小鼠焦慮類行為的作用中起關(guān)鍵作用

03、創(chuàng)新點(diǎn)
首次揭示 SP 通過微生物–腸–腦軸發(fā)揮雙重保護(hù)作用：打破傳統(tǒng)認(rèn)為 SP 主要促炎的認(rèn)知，證實(shí)外源性 SP 可同時改善 IBD 腸道損傷與焦慮樣行為，且作用不依賴直接入腦。

明確腸道菌群是 SP 發(fā)揮作用的必需環(huán)節(jié)：通過抗生素耗竭與糞菌移植嚴(yán)格證明，SP 的腸保護(hù)與神經(jīng)保護(hù)作用完全依賴腸道菌群，為神經(jīng)肽調(diào)控菌群提供直接證據(jù)。

發(fā)現(xiàn)肌醇是介導(dǎo) SP 腸–腦信號的關(guān)鍵代謝物：首次鑒定菌群來源的肌醇作為核心效應(yīng)分子，可模擬 SP 全部功能，抑制肌醇則阻斷 SP 作用，填補(bǔ)菌群代謝物介導(dǎo) IBD 相關(guān)焦慮的機(jī)制空白。

04、啟發(fā)
重新認(rèn)識神經(jīng)肽的雙重功能：同一分子在不同劑量、來源、疾病階段可發(fā)揮相反作用，研究中應(yīng)區(qū)分內(nèi)源性與外源性效應(yīng)，避免單一功能定性。

腸–腦軸研究應(yīng)重視 “菌群–代謝物” 核心環(huán)節(jié)：很多神經(jīng)、精神、代謝藥物可能通過腸道菌群起效，機(jī)制研究必須納入菌群與代謝物驗(yàn)證。

膠質(zhì)細(xì)胞是情緒調(diào)控的關(guān)鍵靶點(diǎn)：焦慮研究不應(yīng)只關(guān)注神經(jīng)元，小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥與星形膠質(zhì)細(xì)胞功能異常是重要突破口。

參考文獻(xiàn)：Lan J, Wang J, Huang S, Li C, Deng Z, Hao Z, Ma Y. Neuropeptide SP protects against colitis and linked anxiety-like behavior through the putative roles of gut microbiota and metabolite inositol. Nat Commun. 2026 Jan 8;17(1):295. doi: 10.1038/s41467-025-67904-0IF: 15.7 Q1 . PMID: 41507168; PMCID: PMC12789692.

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