杭白菊(Chrysanthemum morifolium Ramat.)提取物通过BDNF/TrkB/CREB信号通路缓解结肠炎诱导的认知功能障碍

《Journal of Functional Foods》:Extracts of Chrysanthemum morifolium Ramat. alleviated colitis-induced cognitive dysfunction through the BDNF/TrkB/CREB signaling pathway

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月29日 来源:Journal of Functional Foods 3.9

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  认知障碍是炎症性肠病(IBD)常见的神经系统合并症。杭白菊(Chrysanthemum morifolium,CM)及其富黄酮提取物(FL)的神经保护机制尚不清楚。本研究旨在考察CM与FL对小鼠结肠炎及相关认知障碍的保护效应并探索潜在机制。研究人员利用LC-M

  
认知障碍是炎症性肠病(IBD)常见的神经系统合并症。杭白菊(Chrysanthemum morifolium,CM)及其富黄酮提取物(FL)的神经保护机制尚不清楚。本研究旨在考察CM与FL对小鼠结肠炎及相关认知障碍的保护效应并探索潜在机制。研究人员利用LC-MS分析CM与FL的黄酮组成,结果显示相较于粗提物CM,FL显著富集苯丙素类与黄酮类。采用DSS诱导结肠炎模型评价CM、FL疗效,继以抗生素(ABX)介导菌群耗竭及粪菌移植(FMT)判定肠道菌群介导上述保护效应的必要性与充分性。评估指标包括行为学测试、屏障完整性、神经炎症(LPS/细胞因子)、5-HT水平、16S rRNA测序及基因表达检测。CM与FL显著缓解结肠炎症与屏障损伤;在脑内抑制LPS介导的TLR4/MyD88信号、恢复5-HT稳态并激活BDNF/TrkB/CREB轴以增强突触可塑性。菌群分析显示产短链脂肪酸(SCFA)菌富集、致病菌Alistipes与Romboutsia减少。ABX处理取消FL神经保护,而FL供体FMT(F-FMT)成功恢复受鼠认知功能与信号通路。该研究确认杭白菊提取物通过调控菌群-肠-脑轴及激活BDNF/TrkB/CREB通路缓解结肠炎诱导认知障碍,支持其作为治疗IBD神经系统并发症的天然膳食干预开发。
研究背景与立项依据:炎症性肠病(IBD)以溃疡性结肠炎(UC)与克罗恩病(CD)为主要表型,病理核心为黏膜屏障受损、肠道通透性升高及菌群失调。IBD常伴认知障碍等神经系统合并症,其机制与菌群-肠-脑轴紊乱、脂多糖(LPS)易位激活中枢TLR4/MyD88信号、脑源性神经营养因子(BDNF)/原肌球蛋白受体激酶B(TrkB)/环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)轴受抑及5-羟色胺(5-HT)稳态失衡有关。现有认知障碍与结肠炎药物多有不良反应,杭白菊(Chrysanthemum morifolium Ramat.)含木犀草素(luteolin)、芹菜素(apigenin)等黄酮,具抗氧化、抗炎与神经保护潜力,但粗提物与富黄酮组分(FL)在菌群-肠-脑轴中的系统比较未见报道。研究人员据此在《Journal of Functional Foods》发表本研究,明确CM与FL经菌群依赖方式缓解DSS结肠炎认知障碍的机制。
主要技术方法概览:研究使用8周龄雄性C57BL/6J小鼠(购自杭州子源实验动物科技有限公司),设正常对照(NC)、DSS模型、CM 200 mg/kg、低剂量FL 100 mg/kg(FLL)、高剂量FL 200 mg/kg(FLH)五组;另设ABX耗竭与FMT验证队列(受体鼠经黏菌素、甲硝唑、万古霉素、新霉素鸡尾酒灌胃14天耗竭菌群,供体为NC或FL干预鼠新鲜粪便1:10悬液移植)。化学表征采用UHPLC-Orbitrap MS(LC-MS/MS)正负离子模式与HPLC定量;疗效评价含Y迷宫、新物体识别(NOR)行为学,结肠/海马H&E与免疫组化,透射电镜(TEM)观察突触后密度(PSD),ELISA测血清/脑LPS、5-HT及TNF-α/IL-1β/IL-6/IL-10,RT-qPCR与Western blot检测屏障、TLR4/MyD88、BDNF/TrkB/CREB及5-HT受体基因蛋白,16S rRNA(Illumina NovaSeq,USEARCH流程)分析菌群,GC-MS测粪便SCFA。
研究结果
3.1 CM与FL组成:LC-MS/MS显示CM负离子模式约590种、正离子约500种化合物,FL负离子约1060种、正离子约1050种;FL中苯丙素类占比升至45%–50%,木犀草素、芹菜素及其糖苷、Vicenin-1、Peltatoside显著富集,HPLC确认芦丁、木犀草素、芹菜素浓度高于CM。
3.2 CM与FL缓解结肠炎症状、修复屏障并下调炎症:DSS致体重下降、疾病活动指数(DAI)升高、结肠缩短;CM/FL逆转体重与DAI,上调紧密连接蛋白ZO-1与Occludin mRNA/蛋白,降低血清TNF-α、IL-1β、IL-6并回升IL-10,FL优于CM。
3.3 CM与FL调控菌群与SCFA:DSS降低Chao1/Shannon多样性,扩增Alistipes、Romboutsia;CM富集Faecalibacterium(产丁酸),升乙酸/丙酸/总SCFA;FL特异性升丁酸与总SCFA,PCA/PCoA显示菌群结构回趋NC。
3.4 CM与FL改善认知与神经炎症:DSS鼠Y迷宫交替率与NOR认知指数下降;CM/FL上调海马/皮质BDNF及TrkB/CREB磷酸化、PSD-95与PSD尺寸(TEM印证),抑制皮质CD14/TLR4/MyD88/TRAF6 mRNA/蛋白及IBA-1小胶质活化,降血清/脑LPS,纠正外周高5-HT、中枢低5-HT,恢复5-HT1A/2A受体;FL在行为与基因层面更接近NC。
3.5 FL效应依赖菌群(ABX与FMT):ABX耗竭后FL无效;受体鼠接受NC供体FMT(C-FMT)或FL供体FMT(F-FMT)均缓解结肠炎、降血清/脑LPS、改善Y迷宫/NOR、升乙酸/丁酸/总SCFA,证明FL条件化菌群具充分性。
3.6 FMT调控神经炎症与认知通路:C-FMT与F-FMT均抑IBA-1活化、降脑TNF-α/IL-6、升IL-10,下调TLR4/MyD88通路,上调海马BDNF/TrkB/CREB mRNA/蛋白磷酸化,复常5-HT与5-HT1A/2A,增PSD尺寸及PSD-95。
讨论浓缩:研究人员指出FL效价优于CM源于高浓苯丙素/黄酮拦截NF-κB、上调屏障蛋白,阻断LPS易位;CM促Faecalibacterium产丁酸抑HDAC、诱导Treg,FL复常乙酸/丁酸,乙酸经GPR43抑外周NF-κB、跨血脑屏障调小胶质;中枢TLR4/MyD88受抑解神经炎症,BDNF/TrkB/CREB激活与PSD-95/PSD超微结构修复构成突触可塑性基础;5-HT外周高中枢低双向复常依托菌群-色氨酸代谢。ABX取消效应证必要性,F-FMT独立救表型证充分性,菌群作“生物反应器”持续供SCFA封“漏肠”。作者自陈局限:ABX本身可扰生理,FMT植入效率未用移植后16S定量,菌种级因果需无菌鼠厘清。
结论翻译:综上,本研究证明CM与FL对DSS诱导结肠炎及其认知障碍具强效,保护机制经菌群-肠-脑轴多维展开:缓解结肠炎症、修屏障阻LPS易位;抑Alistipes/Romboutsia、富产SCFA菌;抑LPS-TLR4/MyD88神经炎症、调5-HT代谢、保海马突触可塑性并上调BDNF/TrkB/CREB。FL在认知与神经炎症调控中效价更优,提示黄酮富集是开发IBD神经合并症天然疗法的策略。ABX与FMT提供因果证据——菌群耗竭使FL失效(必要性),F-FMT单独救表型(充分性)。研究阐明杭白菊提取物及其菌群依赖缓解机制,但抗生素非特异生理扰动与FMT定量化不足使菌种级因果待无菌模型深化。
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