生命早期补充牛磺酸可通过NF-κB/FOXO相关的营养编程机制实现长期神经保护作用

《Food Bioscience》：Early-Life Taurine Supplementation Confers Long-Term Neuroprotection via NF-κB/FOXO-Related Nutritional Programming

　　

Luyao Zhang|Liting Guo|Bufan Xu|Di Wu|Yongning Wu|Guoliang Li

中国陕西科技大学食品科学与工程学院，西安，710021

摘要

牛磺酸是婴儿配方奶粉中的重要营养强化剂，与神经发育和免疫稳态密切相关。然而，现有研究主要关注其对神经发育的即时促进作用，而早期补充牛磺酸是否能在后续发育阶段带来长期的神经保护作用仍不清楚。本研究建立了三阶段的斑马鱼模型，包括早期补充牛磺酸、停止补充，以及后续发育阶段暴露于丙烯酰胺，以此评估牛磺酸的长期神经保护潜力。研究结果表明，早期补充牛磺酸可显著减轻后续发育阶段由丙烯酰胺暴露引发的神经行为缺陷、脑组织氧化损伤及炎症反应。从机制上看，牛磺酸可能通过协调调节神经免疫通路和代谢通路来发挥这些作用。在免疫层面，牛磺酸可抑制NF-κB相关的炎症激活，减少M1型小胶质细胞标志物，促进M2型相关反应，从而改善神经免疫微环境。在代谢层面，牛磺酸可调节FOXO通路相关的基因表达，改善与糖酵解相关的代谢紊乱，进而降低氧化损伤并维持能量稳态。总体而言，这些发现表明，早期短暂补充牛磺酸可能降低日后接触食物源性神经毒素的易感性，这与神经免疫和代谢通路的“营养编程”样变化有关。本研究为早期营养干预和饮食风险评估提供了新的视角。

引言

牛磺酸是一种含硫游离氨基酸，在动物组织中含量丰富，其在渗透压调节、抗氧化防御、神经发育以及维持免疫稳态方面发挥着重要作用（Singh等人，2023；Ujong，2026）。由于婴儿自身合成牛磺酸的能力有限，而在神经系统发育的关键时期对牛磺酸的需求又很高，因此牛磺酸被视为早期生命中的条件必需氨基酸，并被广泛添加到婴儿配方奶粉及相关产品中（Chawla，2018；Wei等人，2024）。根据中国《食品营养强化剂使用标准》（GB 14880-2012），婴儿配方奶粉中牛磺酸的添加量应在0.3至0.5克/千克之间。欧盟也在《委员会授权法规》（EU）2016/127中规定，婴儿配方奶粉中的牛磺酸含量不得超过2.9毫克/100千焦。先前的研究表明，牛磺酸具有明确的神经保护作用，这可能与它能够减轻氧化应激、调节神经递质平衡以及抑制炎症反应有关（Izquierdo，2023；Yang等人，2022）。不过，尽管已有大量研究报道牛磺酸在同时面临各种压力因素时的保护作用，但尚不清楚早期短暂补充牛磺酸是否能带来持续到后期发育阶段的长期神经保护效益。

近年来，“营养编程”这一概念为理解早期营养干预如何对机体健康产生长期影响提供了重要的理论框架（F. Lu等人，2025）。该理论认为，在生命早期存在一些关键发育窗口期，在此期间接触特定的营养因素可以形成一种“发育记忆”，这种记忆会持续影响机体对外部刺激的反应方式，最终影响后期的健康状况（Dalrymple等人，2025；F. Lu等人，2025；S. Zeng等人，2025）。中枢神经系统在胚胎期和幼年期会经历快速的增殖、分化以及神经网络的形成，因此被认为是营养编程可能影响的敏感靶点（Lau等人，2025；Nelson等人，2025）。在神经疾病研究中，环境和表观遗传因素也被认为会影响神经的脆弱性及疾病严重程度，这进一步凸显了早期发育调控的重要性（Gopi等人，2026）。先前的研究指出，适当的早期营养干预可以降低炎症反应的阈值，改善神经免疫状态，并调节神经功能发育，这说明中枢神经系统也可能受到营养编程的长期调控（Qu等人，2025；J. Sun等人，2025）。然而，关于神经健康背景下的营养编程研究仍然较为有限。作为早期生命中的重要营养补充剂，牛磺酸的神经保护作用是否通过早期营养编程来实现，目前尚未得到系统性的阐明。

为了验证早期补充牛磺酸能否通过营养编程产生长期神经保护作用，需要设置后期神经毒性挑战。丙烯酰胺是一种典型的食物源性神经毒素，是在高温食品加工过程中产生的。先前的研究表明，丙烯酰胺暴露会损害神经行为功能，扰乱氧化还原平衡、炎症反应、神经递质平衡以及能量代谢。这些损伤相关过程与牛磺酸的生物功能密切相关，包括抗氧化防御、免疫调节以及神经元稳态维持。因此，后期发育阶段的丙烯酰胺暴露为评估早期补充牛磺酸是否能降低日后对食物源性神经毒物的易感性提供了合适的实验条件。

斑马鱼（Danio rerio）因其透明的胚胎、体外受精以及快速发育等独特的实验优势，被广泛用于神经发育研究（Hou等人，2023；Xue等人，2025）。此外，斑马鱼在神经系统发育方面与人类具有高度同源性，其在基本脑区分化、神经递质系统结构以及神经行为表型等方面都与人类相似（Moradian等人，2024）。斑马鱼的中枢神经系统在受精后数小时内就会进入快速发育阶段，这一阶段会发生神经元分化、轴突生长以及突触形成等关键事件（Concha，2025）。在幼年阶段，逐渐成熟的神经网络会形成，使得在早期发育阶段就能观察到诸如运动能力、社交行为以及类似焦虑的行为等可量化的神经行为表型（Madesh等人，2026）。这些特点使得斑马鱼成为评估营养因素对神经发育影响的理想模型。最近的斑马鱼研究也支持将其用于神经毒性相关的机制研究（Akash等人，2026；Dharshan等人，2026）。

因此，本研究以斑马鱼作为实验模型，并以营养编程概念作为理论框架。研究采用了三阶段的实验设计，包括早期补充牛磺酸、停止补充，以及后续发育阶段暴露于神经毒素。这一设计使我们能够探究早期补充牛磺酸是否能够降低日后对丙烯酰胺诱导的神经毒性的易感性，同时也便于我们研究其背后的作用机制。本研究拓展了目前对牛磺酸在神经健康领域作用的认识，为婴儿食品的营养强化策略以及食物源性污染物风险评估提供了新的思路，同时也强调了生命早期的关键窗口期是营养干预能够塑造长期神经保护效应的决定性阶段。

章节节选

化学物质与实验动物

丙烯酰胺（纯度≥99.9%）和牛磺酸（纯度≥99%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司。所有化合物均使用实验室斑马鱼培养系统中的系统水稀释至所需的暴露浓度。本研究所使用的野生型AB品系斑马鱼购自上海菲希生物科技有限公司，这些斑马鱼被饲养在标准循环水系统中，饲养温度为28±0.5℃，光照与黑暗周期为14:10小时。所有涉及

运动活性与探索行为的评估

轨迹图和热图显示，对照组幼鱼在实验场地内的探索活动分布均匀。而暴露于丙烯酰胺的幼鱼则表现出剂量依赖性的运动功能受损以及空间活动模式改变。在0.125毫摩尔/升的丙烯酰胺浓度下，幼鱼的移动轨迹范围缩小，而0.5毫摩尔/升的浓度则进一步缩短了轨迹长度，且幼鱼的活动主要集中在场地边缘。早期补充牛磺酸

讨论

早期营养状况越来越被认为可能是影响日后对神经毒性损伤易感性的重要因素（Nelson等人，2025）。从营养编程的角度来看，本研究采用了包含早期补充牛磺酸、停止补充，以及后续发育阶段暴露于丙烯酰胺的三阶段设计，从而能够系统地评估早期的短暂营养调节是否能够带来

结论

早期补充牛磺酸与长期的神经保护作用以及具有编程样调控特征的分子变化相关。首先，免疫稳态发生了改变：牛磺酸补充可抑制NF-κB信号通路，限制小胶质细胞向促炎性的M1表型极化，从而减轻丙烯酰胺引发的神经炎症。其次，代谢稳态也发生了编程式调整：牛磺酸补充可调节

CRediT作者贡献说明

Guoliang Li：指导工作。Luyao Zhang：撰写原文初稿、方法部分、研究实施、资金获取、概念构思。Bufan Xu：方法部分、研究实施。Liting Guo：撰写原文初稿、可视化分析、方法部分、研究实施。Yongning Wu：指导工作。Di Wu：撰写文章的审阅与编辑工作

未引用参考文献

Sun等人，2025年。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（编号：32502371）以及陕西省博士后科学基金（编号：2024BSHSDZZ056）的支持。