高膳食磷酸盐摄入诱发正常雄性小鼠焦虑样行为：神经免疫机制与海马转录组学揭示新机制

本研究针对高无机磷酸盐（Pi）饮食对大脑功能的影响尚不明确的问题，开展了为期12周的高磷酸盐（HP）饮食干预实验。结果表明，HP饮食会诱发小鼠焦虑样行为，导致下丘脑神经元密度降低，并改变脑内T细胞和NK细胞等免疫群体，同时引起海马基因（如Neat1、Stat3上调和Igf2下调）表达显著变化。该研究揭示了膳食Pi过量与焦虑症之间的潜在联系，对公共健康政策具有重要启示意义。

　　

在现代社会，饮食模式与心理健康之间的关系日益成为科学研究的热点。尤其是富含无机磷酸盐（Pi）的加工食品广泛流行，其潜在健康风险引发了广泛关注。尽管已知过量摄入Pi与代谢性和心血管疾病相关，但其对大脑功能及焦虑、抑郁等情绪障碍的长期影响仍属未知领域。世界卫生组织估计全球有超过9.7亿人受精神健康问题困扰，而饮食作为可干预的风险因素，其作用机制亟需深入探索。

为了填补这一研究空白，由Wanpen Vongpatanasin和Ann M. Stowe共同领导的研究团队开展了一项系统性的动物实验，旨在评估长期高磷酸盐（HP）饮食对行为、神经血管健康、神经免疫群体及关键脑区基因表达的影响。该研究成果已发表在《Brain, Behavior, 》期刊上。

研究团队采用了多项关键技术方法：对C57BL/6J雄性小鼠进行12周的HP或正常磷酸盐（NP）饮食干预；通过旷场实验（OFT）、高架十字迷宫（EPM）和恐惧条件反射测试评估焦虑样行为；利用免疫组织化学（cresyl-violet和碱性磷酸酶染色）定量分析神经元和毛细血管密度；采用流式细胞术（FACS）对脑内免疫细胞群体（包括T细胞、NK细胞等）进行免疫表型分析；并对海马组织进行RNA测序（RNA-Seq）及生物信息学分析（包括差异表达基因筛选和GO富集分析），以揭示转录组水平的变化。

研究结果通过多个维度揭示了HP饮食的深远影响。

在“HP饮食诱导健康小鼠产生普遍焦虑样行为”方面，研究发现HP喂养的小鼠在旷场实验中停留在中心区域的时间显著减少（HP: 164 ± 61秒 vs. NP: 215 ± 54秒），表现出明显的趋触性行为，这是焦虑样行为的标志。在恐惧条件反射测试中，HP组小鼠在不同刺激下均表现出更长的冻结时间，而两组间的疼痛敏感性并无差异，排除了痛阈变化导致行为差异的可能性。这些结果表明，HP饮食会诱发一种普遍的焦虑状态。

在“高膳食Pi消耗改变特定脑区的神经元密度”方面，组织学分析揭示了脑区特异性的变化。cresyl-violet染色显示，HP组小鼠下丘脑的神经元密度显著降低了约25%（16.4% ± 2.9% vs. 21.9% ± 4.5%）。相反，在纹状体和杏仁核中，神经元密度出现了小幅但显著的增加。这些变化暗示Pi摄入可能影响了与情绪调节和运动功能相关脑区的神经元可塑性。

在“高Pi消耗未引起大脑整体血管化的显著变化”方面，研究通过碱性磷酸酶染色评估了脑内毛细血管密度。分析结果表明，在大脑皮层、胼胝体、海马和纹状体等多个区域，NP组与HP组之间的毛细血管密度没有显著差异。这表明HP饮食诱导的神经变化并非由大脑微血管系统的整体性结构改变所驱动。

在“膳食Pi消耗对大脑免疫细胞群体的影响”方面，流式细胞术分析发现了神经免疫稳态的改变。HP饮食显著降低了脑内总T细胞（TCRβ⁺）和自然杀伤（NK1.1⁺）细胞的比例。然而，CD4⁺或CD8⁺ T细胞亚群、B细胞、中性粒细胞或单核/巨噬细胞群体则未显示出一致性变化，提示免疫调节的复杂性。

在“膳食Pi改变海马RNA表达”方面，RNA-Seq分析揭示了分子层面的机制。研究发现海马组织中有30个基因出现差异表达。其中，核富集丰富转录本1（Neat1）、多次跨膜蛋白1（MCTP1）和信号转导与转录激活因子3（Stat3）表达上调，而胰岛素样生长因子2（Igf2）则表达下调。GO分析表明，这些差异表达基因富集于与神经元迁移、兴奋性调节和囊泡运输功能相关的通路。

在讨论与结论部分，研究者对上述发现进行了整合与阐释。HP饮食诱导的焦虑样行为可能与下丘脑神经元密度降低及杏仁核神经元密度增加有关，这分别对应了神经内分泌调节紊乱和恐惧相关神经回路的强化。脑内T细胞和NK细胞的减少，提示神经免疫稳态失衡可能参与了行为表型的形成。海马转录组的变化，特别是Neat1、Stat3（与神经炎症相关）的上调和Igf2（与突触传递和恐惧记忆巩固相关）的下调，从分子层面为行为变化提供了机制解释。这些改变共同指向膳食Pi过量可能导致一种促炎状态，从而增加焦虑易感性。

该研究的重要意义在于，它首次提供了直接证据，证明长期摄入高磷酸盐饮食足以在健康的年轻雄性小鼠中诱发焦虑样行为，并伴随显著的神经解剖学、免疫学和分子水平的变化。鉴于磷酸盐添加剂在加工食品中的普遍存在且缺乏严格监管，本研究结果具有重大的公共健康意义。它提示当前食品环境中广泛存在的Pi可能是推动情绪障碍流行的潜在因素，为未来制定相关的食品健康政策提供了重要的科学依据。