《Brain, Behavior, and Immunity》：Modulating effects of creatine prevent sex-dependent hippocampal neuroinflammation, neuronal damage, and electrophysiological dysfunction induced by chronic colitis
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炎症性肠病（IBD）是一种胃肠道的慢性炎症性疾病。尽管IBD患者主要表现出胃肠道症状，但越来越多的研究强调了神经系统表现的频繁发生。肠道与大脑之间复杂的双向交流（即肠-脑轴）代表了外周炎症信号可以直接引发神经炎症的信号通路。神经炎症被认为是许多神经退行性过程的
炎症性肠病（IBD）是一种胃肠道的慢性炎症性疾病。尽管IBD患者主要表现出胃肠道症状，但越来越多的研究强调了神经系统表现的频繁发生。肠道与大脑之间复杂的双向交流（即肠-脑轴）代表了外周炎症信号可以直接引发神经炎症的信号通路。神经炎症被认为是许多神经退行性过程的关键驱动因素，这可能由释放促炎细胞因子的活化小胶质细胞产生。这些细胞因子可以穿过血脑屏障（BBB），触发免疫反应并直接调节神经元功能，从而导致行为和认知障碍。在海马体中，神经炎症会诱导神经元完整性和兴奋性的改变，特别是在阿蒙氏角1（CA1）亚区。电压门控离子通道是这些兴奋性改变的核心，特别是Nav1.2、Nav1.6、Kv2.1和Cav1.2。慢性肠炎症伴随的神经精神合并症迫切需要新的治疗策略，因此肌酸作为一种特别有前景的候选营养干预措施受到关注。肌酸在能量代谢中起基本作用，并具有减轻神经炎症和保存神经元完整性的神经保护和神经调节特性。研究人员之前曾报道急性结肠炎会触发神经炎症，而本研究旨在探讨口服肌酸补充剂是否能够预防或减轻慢性结肠炎引起的海马CA1区神经元损伤和电生理功能障碍。
炎症性肠病（IBD）作为一种主要累及胃肠道的慢性炎症性病变，其主要致病因素涵盖了环境因素、遗传易感性、肠道菌群失调及免疫功能异常。尽管IBD患者主要以慢性腹泻和直肠出血等消化道症状为突出表现，但大量临床研究揭示了情绪障碍和认知功能减退等神经系统并发症的高发性，这凸显了肠源性外周炎症与中枢神经系统（CNS）完整性和功能性之间存在着关键的肠-脑轴双向通讯机制。在神经炎症发生过程中，被激活的小胶质细胞会释放如白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子（TNF）等促炎细胞因子。这些因子能够穿透血脑屏障（BBB），直接干扰神经元正常运作。海马体作为认知与情绪处理的核心区域，其阿蒙氏角1（CA1）亚区对神经炎症尤为敏感。电压门控离子通道（包括介导动作电位起始与传导的Nav1.2和Nav1.6、维持复极化与静息电位的Kv2.1以及介导钙依赖性可塑性信号的Cav1.2）在调节神经元兴奋性中发挥中枢作用。慢性肠道炎症引发显著且难治的神经精神并发症，而常规治疗往往仅能缓解肠道症状。因此，寻找能够靶向神经系统病理机制的辅助疗法显得极为迫切。肌酸作为一种含有甲基胍基-乙酸的营养补充剂，通过肌酸/磷酸肌酸系统维持细胞内三磷酸腺苷（ATP）水平，不仅在大脑能量代谢中发挥核心缓冲作用，还被证实具有抗氧化、抗细胞凋亡及抗炎等多重神经保护特性，有望成为干预由慢性肠道病变引发的能量失衡与神经元损伤的理想候选策略。鉴于前期研究已发现慢性结肠炎会引发性别依赖性的海马炎症反应与记忆受损，本研究旨在深入探究慢性结肠炎对海马CA1区神经元完整性与电生理特性的具体影响，并评估口服肌酸能否阻断或缓解这些损伤。本研究成果发表于《Brain, Behavior, and Immunity》杂志，为肠-脑轴相关的神经精神功能障碍提供了新的营养干预思路与科学依据。
在关键技术方法与队列来源方面，研究人员从塞维利亚大学动物实验中心选取了45天龄的雄性和雌性Wistar大鼠作为研究队列。采用经典的三周期右旋糖酐硫酸酯钠（DSS）饮水法构建了模拟人类溃疡性结肠炎（UC）复发-缓解特征的慢性结肠炎大鼠模型。在造模前10天至实验结束的整个周期内，持续给予大鼠含有1 g/kg体重的肌酸饮水干预。研究综合运用了实时荧光定量PCR技术检测海马组织中细胞因子与离子通道基因的mRNA表达水平；利用免疫荧光技术评估CA1区小胶质细胞活化状态（以离子钙接头蛋白1即Iba-1为标记）及神经元完整性损伤（以微管相关蛋白2即MAP-2和神经元核心抗原即NeuN为标记）；采用脑片膜片钳全细胞记录技术，精细测量了CA1区锥体神经元的被动与主动电生理特性及电压门控离子通道的膜电流变化。
在研究结果方面，主要包含以下几个核心部分：
肌酸预防慢性结肠炎诱导的海马神经炎症和小胶质细胞活化
通过实施实时PCR及免疫荧光分析研究，发现DSS诱导的慢性结肠炎显著上调了雄性与雌性大鼠海马内IL-1β、IL-6及TNF的mRNA水平。尽管雌鼠基础炎症水平较高，但雄鼠的IL-1β增幅更为显著。免疫染色结果证实了CA1区小胶质细胞的广泛激活。通过肌酸口服干预，上述促炎因子的表达水平被有效下调并恢复至正常对照组水平，且直接阻断了小胶质细胞的过度活化，表明肌酸在抑制神经性炎症级联反应中具有重要作用。
肌酸补充预防慢性结肠炎诱导的海马肌酸含量降低
通过比色法对海马组织匀浆进行检测，发现DSS处理组大鼠海马内的肌酸浓度出现了显著的性别非依赖性下降。而在持续补充肌酸后，DSS处理大鼠海马内的肌酸水平提升了约20%至30%，恢复到正常基线水平。这提示了结肠炎症可能通过肠-脑轴引发脑内能量代谢核心物质耗竭，而肌酸可直接纠正这种能量底物缺失。
肌酸特异性预防慢性结肠炎诱导的雄性大鼠海马CA1区神经元损伤
通过免疫荧光对组织切片染色分析发现，慢性结肠炎严重干扰了神经元结构的完整性。在DSS处理的雄鼠海马CA1区，反映细胞骨架完整的MAP-2表达量及存活的NeuN阳性神经元数量出现显著下降，而雌鼠群体未表现出显著的神经元丢失或损伤迹象。伴随肌酸补充干预，雄鼠的MAP-2与NeuN水平得以维持，表明肌酸能针对雄性神经损伤提供明确的神经结构保护。
肌酸预防慢性结肠炎诱导的雄性大鼠CA1区被动电生理特性改变
采用全细胞膜片钳记录揭示，慢性结肠炎在雄性大鼠中诱导了明显的兴奋性抑制现象，具体表现为输入电阻显著下降以及膜漏电流大幅增加，提示细胞膜孔径增大导致离子泄漏；同时引发基强度升高，意味着需要更大的去极化电流才能诱发动作电位。雌鼠则未表现出此类显著改变。而给予肌酸补充的雄性大鼠，其Rin和漏电流维持在对照组水平，基强度也恢复正常，证实了肌酸能高效稳固细胞膜的被动电生理特性。
肌酸预防慢性结肠炎诱导的雄性大鼠CA1区锥体神经元动作电位特性的改变
除基强度的变化外，研究发现其他主动动作电位参数（如电压阈值、去极化电压、动作电位幅度及持续时间等）在各实验组间的组内配对比较虽有一定统计学主效应波动，但并未在Bonferroni校正后显示显著差异，提示慢性炎症主要影响了触发动作电位的电流阈值，而肌酸能有效预防这种阈值异常升高。
肌酸预防慢性结肠炎诱导的雄鼠CA1区神经元电压门控膜电流的改变
对锥体神经元施加去极化电压脉冲记录发现，慢性炎症使得雄鼠神经元在+30 mV下的外向电流幅度及电导率显著增加，同时在-30 mV下内向电流幅度及电导也呈现增加趋势。虽然最大放电频率保持不变，但膜电流的这种整体改变提示可能存在维持放电输出的代偿性重塑。肌酸干预有效逆转了雄鼠上述内向与外向膜电流的异常升高，稳定了离子通道的电特性。雌鼠在此部分依然未受显著影响。
肌酸预防慢性结肠炎诱导的海马离子通道表达的异常改变
结合实时PCR与免疫荧光分析，研究人员观察到离子通道的改变呈现显著的性别差异。在雄鼠中，结肠炎上调了海马Scn8a和Kcnb1基因的mRNA表达，并在CA1区证实了Kv2.1蛋白丰度的显著增加，这与外向钾电流的增强具有紧密一致性。在雌鼠中，结肠炎主要上调了Scn2a和Cacna1c基因mRNA，并伴随CA1区Cav1.2蛋白表达显著增加。无论在雄鼠还是雌鼠中，肌酸补充均有效预防了上述离子通道编码基因和蛋白的异常表达重塑。
在讨论与结论部分，研究人员综合概括指出，慢性结肠炎在生物体整体水平上重塑了海马的生理基础，该过程呈现高度性别依赖性。其中，雄性大鼠承受了更为剧烈的海马组织结构缺损和神经元兴奋性电生理传导障碍，而雌性大鼠则表现出相对较强的生理抗击力和韧性。结肠炎的外周炎症信号被认为通过破坏BBB完整性进入中枢，诱导小胶质细胞激活并释放细胞因子，进而使得维持神经元放电阈值的膜传导性发生重构。这可能反映了封面随炎症时间推移而出现的从早期超兴奋向慢性可补偿性低兴奋的电生理状态演变的自适应机制。
研究同时指出，慢性肠道炎症导致中枢高需求区（如海马）出现肌酸代谢库持续性消耗，而营养干预能够跨越血脑屏障重新补充这一能量亏空。肌酸展现出了卓越的性别非依赖性的神经保护功能，它通过多维度机制阻断肠道-大脑炎症级联反应：既通过抑制小胶质细胞活化和NF-κB等炎症通路下调TNF、IL-1β等关键细胞因子，又依靠其对能量稳态系统的支持稳定了ATP依赖性跨膜离子泵的功能，从而保全了离子通道的分子表达与电传导特性。虽然因雌性大鼠本身炎症损伤较轻而表现为 Protectoratic 受益较小，肌酸本底并未对未受损的正常生理参数造成干扰，其作用核心在于精准靶向并修复被炎症环境扰动的结构和功能损伤。
研究总结得出结论，肌酸作为一种强效、安全的多靶点神经调制剂，在应对肠-脑炎症轴互作引发的神经系统病变中具有重要价值。在日常或临床医疗干预中，肌酸可有效支撑细胞能量代谢，预防慢性结肠炎诱发的 CA1 区锥体神经元解剖损伤和电压门控电生理障碍，为患有慢性炎症且面临中枢海马脆弱性风险的易感人群提供了一个优异的预防辅助策略。该发现对于推动基于能量代谢调节机制的非侵入性免疫神经系统联合靶向治疗具有不可忽视的学术意义。
