肠道微生物组通过PI3K/Akt信号通路介导6PPD-醌诱导的认知功能障碍机制研究

南京医科大学附属脑科医院团队揭示了环境污染物6PPD-Q通过扰乱肠道菌群抑制PI3K/AKT通路，导致海马神经元损伤与认知功能障碍。该研究首次建立6PPD-Q暴露与认知缺陷的因果关联，为环境神经毒性的微生物组干预提供新靶点。

　　

随着橡胶制品广泛使用，轮胎磨损产生的抗氧化剂6PPD经臭氧氧化后形成的6PPD-醌（6PPD-Q）已成为新型环境污染物。近年研究发现，6PPD-Q可穿透血脑屏障在脑脊液中蓄积，与帕金森病患者脑内检出率显著相关，但其神经毒性机制尚未阐明。更令人担忧的是，6PPD-Q在空气、水体及土壤中的普遍存在使其可通过食物链进入人体，而青少年发育期暴露可能造成不可逆的神经损伤。

南京医科大学附属脑科医院研究人员通过构建小鼠暴露模型，首次揭示6PPD-Q通过肠道菌群-脑轴诱发认知障碍的分子机制。研究采用4 mg/kg剂量腹腔注射30天建立暴露模型，通过Morris水迷宫（MWM）和新物体识别（NOR）实验证实6PPD-Q显著损害空间学习和记忆能力。组织病理学显示暴露组小鼠海马齿状回（DG）和CA3区神经元排列紊乱、核固缩，Western blot检测发现磷酸化AKT（p-AKT）蛋白水平显著降低，提示PI3K/AKT信号通路抑制。

研究团队运用粪便微生物移植（FMT）技术，将暴露组菌群移植至抗生素预处理小鼠后，受体小鼠重现认知缺陷和PI3K/AKT通路抑制表型。16S rDNA测序发现30个差异菌属，其中普雷沃菌科NK3B31群（g__Prevotellaceae_NK3B31_group）和螺杆菌（g__Helicobacter）等关键菌属与行为学指标显著相关。

关键技术方法包括：

1. 动物模型构建：C57BL/6小鼠30天6PPD-Q暴露
2. 行为学评估：MWM测试空间记忆，NOR检测识别记忆
3. 微生物组分析：抗生素清除菌群后FMT干预，16S rDNA测序
4. 分子机制研究：Western blot检测PI3K/AKT通路蛋白表达
5. 组织病理学：HE染色观察海马神经元形态

主要研究结果：
3.1 6-PPDQ暴露损害小鼠认知功能
MWM测试显示暴露组第4天抵达平台潜伏期延长41%，目标象限停留时间减少35%。NOR实验中新物体探索时间降低28%，证实学习记忆能力受损。

3.2 6-PPDQ暴露诱导海马神经元损伤
HE染色显示暴露组DG区神经元密度降低22%，CA3区出现核固缩和尼氏体减少等退行性改变。

3.3 6-PPDQ抑制PI3K/AKT信号通路
Western blot显示p-AKT(Ser473)蛋白水平下降63%，而总AKT和PI3K无显著变化，提示特异性通路抑制。

3.4 肠道菌群介导认知功能障碍
FMT实验证实暴露组菌群移植可传递认知缺陷表型，受体小鼠p-AKT水平降低57%，且海马病理改变与供体一致。

3.5 6-PPDQ导致菌群失调
β多样性分析显示暴露组菌群结构显著改变，拟杆菌门（Bacteroidota）丰度增加1.8倍，厚壁菌门（Firmicutes）减少42%。普雷沃菌科NK3B31群与MWM指标呈强正相关（r=0.82）。

讨论与意义：
该研究首次阐明环境污染物6PPD-Q通过"菌群-肠-脑轴"诱发认知障碍的分子机制。创新性发现包括：

1. 确立PI3K/AKT通路作为6PPD-Q神经毒性的关键靶点，为开发AKT激动剂等干预策略提供依据
2. 鉴定出普雷沃菌科等5个核心差异菌属可作为生物标志物，为益生菌干预提供精准靶点
3. 揭示环境污染物通过外周器官（肠道）间接影响中枢神经系统的新模式，突破血脑屏障限制的传统认知

研究局限性在于尚未阐明特定菌群代谢物如何调控PI3K/AKT通路，后续需开展代谢组学与无菌动物实验。该成果发表于毒理学领域期刊《Toxicology》，为预防轮胎磨损污染物导致的神经退行性疾病提供全新防治思路，特别对交通污染高风险地区青少年脑健康保护具有重要公共卫生意义。