布拉氏酵母菌对LPS诱导大鼠海马中TLR4/NF-κB神经炎症通路的影响

《IBRO Neuroscience Reports》：The effects of Saccharomyces boulardii on TLR4/NF-κB neuroinflammatory pathway in the hippocampus of LPS-induced rats

　　

布拉氏酵母菌（Saccharomyces boulardii, Sb）是一种益生菌酵母，以其对胃肠和代谢健康的积极作用而闻名。近期的研究探索了其通过调节肠道-脑轴来影响神经系统状况的潜力。Toll样受体4（TLR4）被认为是调节神经炎症的关键分子靶点，尤其是在阿尔茨海默病（AD）等疾病中。本研究调查了Sb是否能在与AD相关的脂多糖（LPS）诱导大鼠模型中减轻TLR4神经炎症通路的下游元件。将大鼠随机分为四组：1）对照组，2）LPS组，3）Sb+LPS组，4）单独Sb组。所有组通过口服灌胃接受生理盐水或Sb（体积1 ml，含10¹⁰ CFU）四周。从第14天起，腹腔注射LPS（250 μg/kg/天）或生理盐水，持续九天。研究人员评估了空间记忆、海马中TLR4通路相关蛋白水平、促炎细胞因子表达以及使用尼氏染色的神经元存活情况。结果显示，Sb预处理部分改善了空间学习缺陷，显著降低了LPS诱导的海马核因子κB（NF-κB）和白介素-1β（IL-1β）升高，并保护了海马CA1区的神经元损失。Sb通过调节TLR4通路的下游元件——特别是NF-κB和IL-1β——来减轻LPS诱导的神经炎症，而非直接作用于TLR4受体，可能涉及肠道-脑轴的机制。

论文解读：布拉氏酵母菌通过调节TLR4/NF-κB通路缓解LPS诱导的海马神经炎症

研究背景与目的：阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是一种以认知衰退和神经炎症为特征的神经退行性疾病。肠道菌群失衡（dysbiosis）可通过肠道-脑轴（gut-brain axis）触发慢性系统性炎症，破坏血脑屏障（blood-brain barrier, BBB），并激活神经炎症过程。脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）作为革兰氏阴性菌的毒性代谢产物，可直接或间接激活Toll样受体4（Toll-like receptor 4, TLR4）/核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB）信号通路，导致促炎细胞因子（如白介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α））过度产生，进而引起海马神经元损伤和认知障碍。益生菌调节肠道微生物群被认为是抑制神经炎症的潜在策略，布拉氏酵母菌（Saccharomyces boulardii, Sb）作为一种益生酵母，具有抗炎特性，但其通过TLR4通路发挥神经保护作用的机制尚未明确。本研究旨在探讨Sb在LPS诱导的神经炎症模型中对海马TLR4/NF-κB通路、空间记忆及神经元存活的影响。该研究发表在《IBRO Neuroscience Reports》。

主要技术方法：研究采用成年雄性Wistar大鼠（来源：Shahid Beheshti University of Medical Sciences，体重200–250 g）作为实验对象。主要方法包括：口服灌胃给予Sb（10¹⁰ CFU/天）或生理盐水4周；从第14天起腹腔注射LPS（250 μg/kg/天）或生理盐水9天；使用Morris水迷宫（Morris Water Maze, MWM）测试评估空间学习和记忆；采用蛋白质免疫印迹（Western blotting）检测海马组织中TLR4、NF-κB、IL-1β、TNF-α及脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）的蛋白表达；利用尼氏染色（Nissl staining）观察海马CA1、CA2、CA3亚区的神经元存活情况。

研究结果：

3.1 布拉氏酵母菌对空间学习和记忆的影响
通过MWM训练阶段发现，LPS组大鼠的逃避潜伏期（escape latency）在训练第3–4天显著长于对照组（P<0.05），表明LPS损害了空间学习能力。Sb预处理（Sb+LPS组）在第3–4天显著降低了逃避潜伏期（P<0.05），证实Sb部分改善了LPS诱导的空间学习缺陷。在探测试验中，LPS组首次穿越目标平台位置的潜伏期和总移动距离均显著增加（P<0.01），在目标象限停留时间显著减少（P<0.05），而Sb+LPS组在这些指标上未达到统计学显著改善，但呈积极趋势。可见平台试验结果无组间差异，排除视觉或运动障碍影响。

3.2 布拉氏酵母菌对海马BDNF表达及TLR4神经炎症通路下游效应因子的影响
Western blotting结果显示，LPS显著降低了海马BDNF蛋白水平（P<0.05），Sb预处理未能逆转此下降。LPS显著上调了TLR4、NF-κB、IL-1β和TNF-α的表达（P<0.01），确认了神经炎症模型建立成功。Sb预处理显著降低了LPS诱导的NF-κB和IL-1β升高（P<0.05），但对TLR4和TNF-α的表达无显著影响。这表明Sb通过调节TLR4通路下游的NF-κB和IL-1β来减轻神经炎症，而非直接作用于TLR4受体。

3.3 布拉氏酵母菌对LPS诱导的海马神经元损失的影响
尼氏染色定量分析显示，LPS组海马CA1、CA2、CA3亚区的存活神经元百分比均显著低于对照组（P<0.01–0.0001）。Sb+LPS组在CA1亚区的神经元存活率显著高于LPS组（P<0.01），而在CA2亚区仍与对照组有显著差异（P<0.05），说明Sb对CA1区域具有保护作用，但对其他亚区保护有限。

讨论与结论：讨论部分指出，LPS通过激活TLR4/NF-κB信号通路诱导神经炎症，导致空间记忆损害和海马神经元丢失。Sb预处理能够下调NF-κB和IL-1β，抑制NLRP3炎症小体（NLRP3 inflammasome）的激活（如前期研究中发现的），从而减轻神经炎症和神经元损失。Sb未显著提升BDNF水平，暗示其神经保护作用主要依赖抗炎机制而非神经营养支持。研究结论翻译：本研究评估了Sb预处理对LPS暴露大鼠海马TLR4神经炎症通路下游效应因子的影响。关键发现表明，Sb预处理可部分改善空间学习缺陷，显著降低LPS诱导的NF-κB和IL-1β升高，并保护海马CA1和CA3区域的神经元免受损失。研究结果提示，预防性给予Sb可通过调节海马TLR4神经炎症通路的下游效应因子来缓解LPS诱导的神经炎症、减少神经元丢失并改善随之出现的记忆缺陷。总之，口服Sb可能是通过影响肠道-脑轴来减轻神经炎症及其有害影响的有益策略。确定Sb调节细胞因子产生的关键靶点有望为包括AD在内的神经炎症疾病的更好管理提供前景，但需进一步研究验证。