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心理应激对肠道健康影响重大，但它如何影响肠道干细胞（ISCs）及肠道稳态尚不明晰。研究人员开展 “心理应激对 ISCs 的影响及机制” 的研究，发现应激致皮质酮升高，经 NR3C1-FKBP5-AKT-FoxO 通路抑制 ISCs 增殖，加重结肠炎，为脑肠轴研究提供新视角。
在人体这座复杂的 “小宇宙” 里，肠道和大脑看似 “分居两地”，却通过神秘的脑 - 肠轴紧密相连。心理应激来临时，就像一场内部 “风暴”，常常搅乱肠道的 “平静生活”，让人出现各种肠道问题，比如肚子疼、拉肚子等，还增加了患炎症性肠病（IBD）等疾病的风险。肠道干细胞（Intestinal Stem Cells，ISCs）作为肠道的 “修复小卫士”，对维持肠道上皮的更新和稳态起着关键作用。可目前，心理应激这位 “不速之客” 究竟会对 ISCs 产生什么影响，又是怎样通过影响 ISCs 来破坏肠道稳态的，科学家们还没有完全弄清楚。
为了揭开这些谜团，浙江大学医学院附属邵逸夫医院等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Cell Discovery》上，为我们了解心理应激与肠道健康的关系打开了新的窗口。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是构建多种小鼠模型，如慢性束缚应激（Chronic Restraint Stress，CRS）模型和慢性不可预测应激（Chronic Unpredictable Stress，CUS）模型，模拟心理应激状态；其次利用流式细胞术（FACS）分析 ISCs 及其子代细胞的频率；再者通过 RNA 测序（RNA-seq）探究基因表达变化；此外，还运用了染色质免疫沉淀 - 定量 PCR（ChIP-qPCR）、蛋白质免疫印迹（Western blotting）等技术检测相关蛋白和基因的表达及调控情况 。
慢性应激导致 ISCs 受损
研究人员先用 CRS 模型 “考验” C57BL/6 J 小鼠。结果发现，小鼠不仅体重下降，还出现了抑郁样行为。检查小鼠小肠时，发现小肠长度缩短，隐窝深度变浅，绒毛高度降低，肠道细胞增殖能力受损。进一步研究发现，CRS 处理的小鼠中，Lgr5-EGFPhi ISCs 频率明显下降，其增殖活性也受到抑制。在另一种应激模型 CUS 中，也得到了类似的结果，这表明慢性应激确实会损害 ISCs，影响肠道稳态。
肾上腺切除术消除应激对 ISCs 的影响
慢性应激会激活下丘脑 - 垂体 - 肾上腺（Hypothalamic-Pituitary-Adrenal，HPA）轴或交感 - 肾上腺髓质（Sympathetic-Adreno-Medullar，SAM）轴，促使肾上腺释放应激激素或儿茶酚胺。研究人员给野生型小鼠做了肾上腺切除术（Adrenalectomy，ADX），再进行 CRS 处理。结果显示，ADX 有效逆转了 CRS 对肠道长度、隐窝深度、绒毛高度以及 Ki-67 阳性细胞数量的抑制作用。在 Lgr5-EGFP-IRES-creERT2 基因敲入小鼠中也发现，ADX 能恢复应激条件下 ISCs 的数量和增殖活性，说明肾上腺在应激对 ISCs 的损害中起重要介导作用。
皮质酮传递应激对 ISCs 的影响
心理应激时，肾上腺会释放皮质酮和去甲肾上腺素等。研究人员给野生型小鼠分别注射皮质酮和去甲肾上腺素，发现只有注射皮质酮的小鼠出现了类似 CRS 处理后的小肠稳态改变，包括隐窝深度缩短、Ki-67 阳性细胞减少、ISCs 数量和增殖能力下降等。在体外类器官培养实验中也得到了验证，表明应激激活 HPA 轴释放的皮质酮会损害 ISCs，破坏肠道稳态。
应激诱导的皮质酮通过 NR3C1 直接调节 ISCs
皮质酮通过与糖皮质激素受体（Glucocorticoid Receptor，GR，也称为 NR3C1）结合发挥作用。研究人员发现 NR3C1 在包括 ISCs 在内的上皮细胞中高表达。在小鼠中敲除 ISCs 中的 Nr3c1 基因，再进行 CRS 处理，小鼠肠道隐窝深度、Ki-67 阳性细胞数量等都没有减少，ISCs 数量和增殖活性也得到了保护。体外实验也证实，皮质酮通过 NR3C1 抑制肠道类器官生长，而添加 NR3C1 拮抗剂 RU486 后，类器官生长得以恢复，说明应激诱导的皮质酮通过 NR3C1 直接损害 ISCs 活性。
皮质酮改变 ISCs 转录组
为探究皮质酮损害 ISCs 的分子机制，研究人员对经应激或皮质酮处理的小鼠的 Lgr5-EGFP ISCs 进行 RNA-seq 分析。结果发现，应激和皮质酮处理都显著抑制了干细胞特征基因、经典 Wnt 靶基因以及增殖相关基因的表达。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析和基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis，GSEA）显示，FoxO 信号通路等在处理组中显著富集。
皮质酮通过 FKBP5-AKT-FoxO 信号通路损害 ISCs
研究发现，皮质酮或应激处理会使 FoxO 信号通路相关基因表达增加。进一步研究发现，Fkbp5 基因在应激和皮质酮处理的小鼠小肠隐窝中显著上调。在体外类器官系统中添加 FKBP5 抑制剂 SAFit2 后，皮质酮抑制的肠道类器官生长得到恢复。机制上，皮质酮激活 NR3C1 促进 Fkbp5 转录，抑制 Akt 磷酸化，导致 FOXO1 核转位，抑制 ISCs 增殖活性。
ISC 功能障碍导致应激加重结肠炎
许多研究表明心理应激与 IBD 有关。研究人员利用葡聚糖硫酸钠（Dextran Sodium Sulfate，DSS）诱导的结肠炎小鼠模型发现，慢性应激会加重结肠炎，表现为体重下降更多、疾病活动指数（Disease Activity Index，DAI）更高、结肠长度缩短等，同时 ISCs 数量和增殖能力下降。在 CRS 处理的 Lgr5creERT2;Nr3c1f/f小鼠中敲除 Nr3c1 基因，能恢复 ISCs 功能，减轻应激对结肠炎的加重作用，说明 ISC 功能障碍是慢性应激下结肠炎恶化的重要因素。
研究证实了心理应激通过 HPA 轴 - 皮质酮 - NR3C1 通路损害 ISCs 功能，进而加重结肠炎。这一发现揭示了脑 - 肠轴的内在调节机制，让我们对心理应激影响肠道健康的机制有了更深入的理解。同时，也提示我们关注心理健康对维护肠道稳态、预防肠道炎症性疾病至关重要，为相关疾病的治疗和干预提供了新的潜在靶点和理论依据 。
