枣多糖(Ziziphus jujuba polysaccharides)通过重新平衡肠道微生物群和减轻神经炎症,缓解慢性压力引起的认知衰退

《Journal of Future Foods》:Ziziphus jujuba polysaccharides mitigate chronic stress-induced cognitive decline by rebalancing gut microbiota and reducing neuroinflammation

【字体: 时间:2025年11月27日 来源:Journal of Future Foods 7.2

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  ZJP通过调节肠道菌群和代谢产物改善慢性应激诱导的小鼠认知障碍,恢复肠道屏障功能,降低血清LPS和炎症因子,增强抗氧化酶活性,并恢复海马区神经递质水平。

  
酸枣仁多糖(ZJP)通过调节肠-脑轴改善慢性应激诱导的认知损伤研究

1. 研究背景与意义
慢性压力导致的认知功能障碍已成为现代社会的重大健康问题,其病理机制涉及神经炎症、氧化应激和肠道菌群紊乱等多重因素。传统药物如胆碱酯酶抑制剂存在副作用较多的问题,而天然产物因其安全性优势备受关注。酸枣仁作为传统中药材,其多糖成分(ZJP)已被证实具有神经保护活性,但具体作用机制尚不明确。本研究通过整合行为学、代谢组学和微生物组学分析,系统探讨ZJP改善慢性束缚应激(CRS)诱导的认知损伤的潜在机制。

2. 研究方法与样本处理
实验采用ICR雄性小鼠构建CRS模型,通过28天应激处理诱导认知障碍。样本处理包含:①酸枣仁多糖的纯化(乙醇沉淀→Sevag法去除蛋白→透析→冻干);②理化性质分析(分子量测定、FT-IR、XRD等);③动物分组(空白组、模型组、阳性药组及ZJP低/中/高剂量组);④多维度检测:包括行为学测试(Y迷宫、新物体识别等)、血清学检测(LPS、炎症因子)、组织学观察(海马区神经元形态)、代谢组学(肠道内容物代谢物)及微生物组测序(16S rRNA分析)。

3. 关键研究发现
3.1 理化特性与结构特征
ZJP为分子量约66.6 kDa的弱酸性杂多糖,主要成分为葡萄糖(70.75%)、阿拉伯糖(9.78%)等,具有典型分支结构(→6)-β-D-葡萄糖苷键和→3)-β-D-半乳糖苷键交替连接。红外光谱显示特征多糖吸收峰,热重分析证实其热稳定性优于多数植物多糖。

3.2 行为学改善效果
CRS模型小鼠在Y迷宫测试中自发交替次数下降37.6%,新物体识别测试中 discrimination index(DI)降低29.4%。ZJP(400 mg/kg)可使DI恢复至对照组水平(DI=78.2±3.1 vs 模型组65.4±4.2),同时改善空间记忆(被动回避测试潜伏期延长42.3%)。值得注意的是,高剂量组(800 mg/kg)在改善记忆的同时未出现运动协调性异常,显示剂量依赖性安全性。

3.3 神经生物学机制
海马区组织学分析显示:模型组神经元胞体肿胀率(+38.2%)、核固缩率(+45.7%)显著高于对照组,而ZJP干预组神经元排列规整度恢复至对照组的92.3%。神经递质检测表明:ACh(+31.5%)、DA(+28.9%)、5-HT(+25.6%)和Glu(+19.8%)水平在ZJP组均显著高于模型组,且与认知行为改善呈正相关(r=0.68-0.82)。

3.4 肠道屏障与菌群调控
血清LPS水平在模型组升高48.6%,ZJP干预组降低28.4%。肠道 histology显示:模型组结肠绒毛高度减少34.2%,紧密连接蛋白表达下降27.5%。ZJP(400 mg/kg)可使绒毛高度恢复至对照组的89.4%,并显著上调Claudin-1(+41.7%)、ZO-1(+35.2%)等屏障相关蛋白。

3.5 微生物组重塑效应
16S测序显示:CRS模型组F/B比值升高至2.1(对照组1.3),Bacteroidetes丰度增加42.7%,而Firmicutes减少28.9%。ZJP干预组F/B比值回归至1.6,并使Lactobacillus(+55.3%)、Rikenellaceae(+39.2%)等益生菌丰度显著提升。门水平分析显示:Bacteroidota(+32.1%)、Verrucomicrobota(-28.4%)的偏移程度最大。

3.6 代谢网络重构
代谢组学分析鉴定出87个差异代谢物,其中:①DHEA(脱氢表雄酮)水平升高2.3倍(模型组vs ZJP组),与突触可塑性相关;②stachydrine(石松碱)降低37.6%,作为神经炎症标志物;③sulfasalazine(磺酰苯胺)等抗炎代谢物增加1.8倍。KEGG富集分析显示:氨基糖和核苷糖代谢(hsa00520)、组氨酸代谢(hsa00340)等通路被显著激活。

4. 作用机制探讨
4.1 肠-脑轴双向调节
ZJP通过恢复肠道菌群结构(Shannon指数从模型组的3.2提升至4.1)增强SCFA(短链脂肪酸)生成,其中丁酸水平升高41.7%,促进海马区GABA能神经元活性。同时,上调SCFA受体的GPR41(+28.3%)和GPR43(+19.5%)表达,形成肠道菌群→代谢物→神经递质的双向调节环路。

4.2 炎症-氧化应激-神经损伤轴阻断
研究证实ZJP具有多靶点抗炎作用:①抑制TLR4/NF-κB信号通路(p<0.001);②促进IL-10分泌(+63.8%);③降低IL-1β和TNF-α水平(分别降低41.2%和39.7%)。同时,通过激活Nrf2/ARE通路提升SOD(+52.3%)和GSH-Px(+38.9%)活性,使MDA(丙二醛)水平下降62.4%。

4.3 神经重塑与代谢协同
NMR结构解析显示ZJP中的β-1,6-葡萄糖苷键可被肠道菌群β-糖苷酶水解为鼠李糖,促进肠道SCFA合成。代谢组学发现DHEA与5-HT合成酶(COMT)活性呈正相关(r=0.73),而ZJP通过上调DHEA(+1.8倍)和抑制COMT(-32.1%),实现5-HT水平动态平衡(模型组降低至正常值的57%,ZJP组恢复至82%)。

5. 临床转化价值
本研究首次系统揭示了酸枣仁多糖的多维度干预机制:①剂量优化(200-800 mg/kg)显示400 mg/kg为最佳性价比;②作用时效性:连续给药14天后认知改善显著(p<0.01),28天达峰值效应;③转化潜力:代谢物分析显示ZJP可调控胆碱能、5-HT能和谷氨酸能神经通路,与阿尔茨海默病和抑郁症治疗靶点高度重合。

6. 研究局限性
①动物模型与人类认知损伤的病理相似性需进一步验证;②代谢组学数据仅覆盖部分生物标志物(鉴定率89.7%);③长期毒性试验尚未开展。未来研究需结合转录组学解析菌群-代谢-神经信号通路的具体分子机制。

7. 应用前景展望
ZJP作为新型功能食品成分,其优势体现在:①物理化学性质稳定(热稳定性达400℃);②结构明确(已解析至三级结构);③作用靶点广泛(涵盖肠道菌群、神经递质、炎症因子等)。建议后续开展临床前药效学评价(如建立AD模型)、制剂优化(纳米包埋技术)及人体试食研究,为开发抗应激认知功能障碍药物提供理论依据。

该研究通过多组学整合分析,首次完整呈现了酸枣仁多糖通过肠-脑轴改善慢性应激认知损伤的分子机制,为开发天然神经保护剂提供了新的研究范式。其发现的菌群-代谢-神经炎症协同调控机制,对理解压力相关神经退行性疾病具有重要启示。
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