肝螺杆菌CdtB毒素通过肠-脑轴加剧BALB/c小鼠脑损伤的机制研究

本研究针对肝螺杆菌（H. hepaticus）感染与神经退行性疾病关联机制不明确的问题，通过建立野生型与CdtB突变株感染模型，发现CdtB毒素可穿透血脑屏障、诱导脑内DNA双链断裂（DSBs）、促进β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积和神经炎症，为肠-脑轴介导的神经损伤机制提供了新见解。

　　

随着全球阿尔茨海默病（AD）患者数量预计在2050年增长至目前的3倍，探索其发病机制已成为医学研究的重要方向。这种以β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积和神经炎症为特征的神经退行性疾病，其发病与遗传、环境等多因素相关。近年来，肠-脑轴（Gut-microbiota-brain axis, GMBA）理论的出现为AD研究提供了新视角，提示肠道微生物可能通过调节中枢神经系统功能参与疾病进程。其中，肝螺杆菌（Helicobacter hepaticus）作为一种与肝炎和结肠疾病相关的病原体，被发现与神经功能障碍存在潜在关联，但其具体机制尚未明确。

本研究聚焦于肝螺杆菌的细胞致死膨胀毒素（Cytolethal distending toxin, CDT）活性亚基CdtB，通过构建BALB/c小鼠长期感染模型，探讨其是否通过肠-脑轴途径加剧脑部损伤。研究团队分别使用野生型肝螺杆菌（WT）和CdtB基因缺失突变株（△CdtB）感染小鼠，在感染后6个月和12个月（MPI）进行分析。

关键技术方法包括：建立BALB/c小鼠感染模型（n=42），采用qPCR检测细菌定植，免疫荧光追踪CdtB抗原脑部分布，Evans Blue染色评估血脑屏障（BBB）通透性，组织化学染色（H&E, AB-PAS, Nissl, Thioflavin-S）分析病理变化，Western blot和免疫组化检测胶质细胞标志物（GFAP, Iba-1）和神经元标志物（βIII-tubulin），qPCR检测炎症因子（Tnf-α, Il-6, Il-1β）表达，以及γH2AX免疫组化检测DNA双链断裂（DSBs）。

研究结果分析

肠道定植与结肠病理

研究发现△CdtB突变株在结肠的定植能力与野生株无显著差异，但野生型感染导致更严重的结肠炎症和杯状细胞黏液分泌减少。

紧密连接蛋白ZO-1表达在感染组显著降低，但CdtB缺失并未影响肠道屏障完整性。

血脑屏障破坏与CdtB脑内转移

野生型感染导致明显的血脑屏障通透性增加，且免疫荧光在脑组织中检测到CdtB抗原，尽管细菌DNA未在脑内检出。

提示细菌成分可能通过外膜囊泡（OMVs）等机制穿透血脑屏障。

脑组织病理与神经元损伤

H&E和Nissl染色显示野生型感染导致神经元排列紊乱、尼氏体减少和细胞核固缩，以海马CA3区和齿状回（DG）为著。

Thioflavin-S染色证实野生型感染组皮质和海马区Aβ沉积显著增加。

胶质细胞激活与炎症反应

野生型感染显著上调星形胶质细胞标志物GFAP和小胶质细胞标志物Iba-1表达，同时神经元标志物βIII-tubulin表达下降。

qPCR显示促炎细胞因子（Tnf-α, Il-6, Il-1β）mRNA水平显著升高，表明CdtB诱导了神经炎症反应。

DNA损伤机制

γH2AX免疫组化显示野生型感染组脑内DNA双链断裂（DSBs）显著增加，

证实CdtB具有直接诱导神经元基因组损伤的能力。

结论与意义

本研究首次证实肝螺杆菌CdtB毒素可通过肠-脑轴途径加剧脑损伤，其机制包括：破坏血脑屏障完整性、诱导神经炎症、促进Aβ沉积和引起DNA损伤。研究建立了基于病原体感染的神经退行性疾病新模型，为理解微生物毒素在神经疾病中的作用提供了直接证据。发表在《Gut Pathogens》的这项研究不仅深化了对肝螺杆菌致病机制的认识，也为针对肠-脑轴的治疗策略（如调控肠道菌群、靶向细菌毒素）提供了理论依据，对阿尔茨海默病等神经退行性疾病的防治具有重要启示意义。