运动通过肠-脑轴缓解PM2.5加重的脑缺血/再灌注损伤：机制与干预研究

本研究针对PM2.5暴露加剧脑缺血/再灌注（I/R）损伤及认知功能障碍的难题，通过动物实验探讨了运动干预的防护效应及机制。研究发现，PM2.5破坏肠道屏障和菌群平衡，诱发全身及神经炎症，进而损伤血脑屏障（BBB）并加重认知损害；而6周运动预处理可显著改善肠道微生物组成、抑制炎症反应、保护屏障完整性，从而通过肠-脑轴缓解PM2.5诱导的卒中后认知障碍（PSCI）。该研究为大气污染背景下卒中防治提供了非药物干预新策略。

　　

随着城市化与工业化进程加速，大气细颗粒物（PM_2.5）污染已成为全球重大公共卫生问题。长期暴露于PM_2.5不仅增加呼吸系统和心血管疾病风险，还与脑卒中及其后认知障碍（Post-Stroke Cognitive Impairment, PSCI）密切相关。尽管研究表明运动能改善卒中康复，但PM_2.5与运动在卒中认知结局中的交互作用，尤其是其背后的肠-脑轴机制，尚不明确。为此，Siyu Sun、Meng Qin等研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表论文，系统探讨了运动如何通过调节肠道微生物-炎症-脑屏障轴缓解PM_2.5加重的脑缺血/再灌注（I/R）损伤。

为揭示运动对PM_2.5暴露下I/R损伤的保护作用与机制，研究团队将C57BL/6J小鼠分为假手术组、I/R模型组、PM_2.5暴露+I/R组以及4、6、8周运动预处理联合PM_2.5暴露+I/R组。通过跑轮运动进行干预，采用气管灌注给予PM_2.5（5.45 mg/kg体重），并利用线栓法构建大脑中动脉栓塞/再灌注模型。研究综合运用神经行为学评分（如Longa评分、Garcia评分、水迷宫、Y迷宫、新物体识别）、脑组织TTC染色、组织病理学（H&E和Nissl染色）、肠道通透性检测（FITC-葡聚糖）、ELISA（炎症因子检测）、Western blot（紧密连接蛋白分析）以及16S rDNA测序（肠道菌群分析）等技术，从行为、病理、分子及微生物多个层面评估运动干预的效果。

研究结果显示，PM_2.5暴露显著加重了I/R后的神经功能缺损和认知障碍，表现为神经评分恶化、水迷宫空间记忆能力下降、Y迷宫自发交替率及新物体识别指数降低。TTC染色显示PM_2.5组脑梗死面积显著增大，H&E和Nissl染色证实海马神经元死亡和水肿加剧。机制上，PM_2.5破坏血脑屏障（BBB）完整性，脑组织紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin、Claudin-5）表达下调，脑水含量增加，海马区炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）水平升高。同时，PM_2.5诱发肠道屏障损伤，结肠紧密连接蛋白表达降低，血浆FD4浓度升高提示肠通透性增加。16S测序表明PM_2.5导致肠道菌群失调，有益菌（如乳酸杆菌Lactobacillus、链球菌Streptococcus）减少，而潜在有害菌（如脱硫杆菌Desulfobacterota、疣微菌Verrucomicrobia）增多。相关性分析进一步揭示菌群变化与炎症水平、屏障功能及行为指标显著相关。

引人注目的是，运动干预，尤其是6周运动，显著逆转了上述损害。运动改善了小鼠一般状态和皮毛状况，增强了认知行为表现，减少了脑梗死面积和神经元损伤。同时，运动上调了脑和肠道紧密连接蛋白表达，降低了炎症因子水平，改善了肠道菌群组成，增加了有益菌（如链球菌Streptococcus、 ruminococcaceae）丰度，并降低了肠通透性。这些效应表明运动通过维护肠道屏障、调节菌群平衡、抑制炎症反应，从而保护BBB功能，缓解PM_2.5加重的I/R损伤和PSCI。

研究结论强调，PM_2.5暴露通过破坏肠-脑轴，加剧脑I/R损伤和认知功能障碍；而运动干预，特别是6周中等强度训练，能有效调控肠道微生物组、抑制炎症、保护屏障完整性，从而 mitigating PM_2.5的有害效应。该研究不仅深化了对PM_2.5神经毒性机制的理解，也为卒中患者，特别是生活在污染严重地区的个体，提供了通过运动进行非药物干预的科学依据，具有重要的公共卫生意义和临床转化潜力。