《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Multi-omics profiling reveals microbiota–gut–brain axis dysregulation in an LPS-induced model of sepsis-associated encephalopathy
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背景：脓毒症相关脑病（SAE）是脓毒症的常见并发症。其潜在机制尚未完全明确，且缺乏有效治疗方法。近期研究表明，微生物群-肠-脑轴可能在SAE的发病机制中发挥关键作用，但其潜在机制尚未阐明。方法：本研究采用脂多糖（LPS）诱导的斑马鱼内毒素血症模型，结合组织病理
背景：脓毒症相关脑病（SAE）是脓毒症的常见并发症。其潜在机制尚未完全明确，且缺乏有效治疗方法。近期研究表明，微生物群-肠-脑轴可能在SAE的发病机制中发挥关键作用，但其潜在机制尚未阐明。方法：本研究采用脂多糖（LPS）诱导的斑马鱼内毒素血症模型，结合组织病理学、行为学评估和血脑屏障完整性检测，利用多组学分析系统表征了微生物群-肠-脑轴相关改变。结果：LPS暴露可诱导斑马鱼肠道炎症和屏障破坏、神经血管功能障碍、焦虑样行为以及认知功能受损。肠道菌群分析显示显著的组成改变，并伴有肠道和脑组织中广泛的代谢紊乱。脑转录组分析显示，差异表达基因与PI3K-Akt信号通路、细胞黏附和自噬相关通路密切相关。跨组学关联分析提示肠道菌群失调、代谢紊乱与脑分子反应之间存在潜在关联。结论：这些发现提示，微生物群-肠-脑轴的破坏可能参与LPS诱导的SAE样神经行为异常，并为进一步的机制和治疗研究提供基础。
脓毒症是由感染引起宿主反应失调而导致的危及生命的器官功能障碍，是重症监护病房中高发病率和高死亡率的主要原因之一。脓毒症相关脑病（SAE）是脓毒症的常见并发症，发生率高达50%–70%，且与高死亡率相关，幸存者常遗留认知障碍和情感障碍，严重损害生活质量。目前SAE的发病机制尚未完全阐明，临床诊断主要依赖排除法，且缺乏特异性生物标志物和靶向治疗手段，因此防治面临巨大挑战。近年来，肠道被视为脓毒症和多器官功能障碍的“发动机”，肠道菌群及其代谢产物在脓毒症病理生理中发挥重要作用。研究显示，脓毒症患者存在肠道菌群失调，其微生物功能和代谢物谱发生显著改变，可能影响细菌清除能力或加剧全身炎症反应失调，而全身炎症加重可进一步恶化神经炎症，增加SAE易感性。此外，肠道菌群还可能通过细菌易位或代谢产物影响血脑屏障（BBB）完整性和神经炎症。然而，微生物群-肠-脑轴在SAE发病中的具体机制仍未明确。斑马鱼兼具保守的脊椎动物免疫系统、体外受精、发育快速、适合活体成像和丰富遗传工具等优势，已被广泛用于炎症、感染和神经行为研究。基于此，研究人员通过腹腔注射脂多糖（LPS）建立SAE样斑马鱼模型，系统评估肠道炎症和屏障损伤、行为改变及神经血管功能，并整合肠道微生物组测序、肠和脑多组织代谢组学及脑转录组学，进行通路富集和多组学关联分析，旨在系统描绘LPS诱导的肠-脑轴病理表型，为SAE的机制和转化研究提供线索。该研究成果发表于《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》。
该研究基于三个独立实验队列：队列1包含PBS对照组及1、5、10 μg/g LPS组的成年斑马鱼，用于肠道炎症和黏膜屏障基因表达分析以筛选合适剂量；队列2包含对照组和高剂量LPS组各23条成年斑马鱼，用于行为学、组织病理、转录组、代谢组和菌群分析；队列3使用Tg(mpx:EGFP)和Tg(fli1:EGFP)转基因幼虫，分别评估中性粒细胞募集和血管渗漏。主要技术方法包括：RT-qPCR检测炎症细胞因子和黏膜屏障基因；H&E染色观察脑和肠组织病理；T迷宫、新缸试验和旷场试验评估神经
