《Foods》：Effects of Lacticaseibacillus rhamnosus KF7-Fermented Milk on Cognitive Function, Gut Microbiota, and Fecal Metabolism in APP/PS1 Mice
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功能性发酵乳制品作为基于食品的健康支持手段受到越来越多的关注，但其与认知功能障碍之间的潜在关联仍不清楚。本研究在APP/PS1转基因小鼠中评价了由鼠李糖乳酪杆菌（Lacticaseibacillus rhamnosus）KF7发酵的脱脂乳（KF7发酵乳）。KF
功能性发酵乳制品作为基于食品的健康支持手段受到越来越多的关注，但其与认知功能障碍之间的潜在关联仍不清楚。本研究在APP/PS1转基因小鼠中评价了由鼠李糖乳酪杆菌（Lacticaseibacillus rhamnosus）KF7发酵的脱脂乳（KF7发酵乳）。KF7发酵乳与APP/PS1小鼠更好的认知表现和更低的淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）斑块负荷相关。该干预还与全血5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）升高、脑谷氨酸（glutamate, Glu）降低、全血促炎细胞因子表达降低以及皮质小胶质细胞和星形胶质细胞活化减弱相关。在肠道中，KF7发酵乳与若干屏障相关基因表达升高相关。菌群分析显示肠道微生物组成存在差异，而粪便代谢组学将次级胆汁酸生物合成鉴定为与干预相关的最强FDR支持通路。总体而言，KF7发酵乳与APP/PS1小鼠在认知、病理、炎症、肠道、微生物及代谢特征方面的差异相关。这些发现为将KF7发酵乳作为与肠-脑健康相关的食品干预手段开展进一步研究提供了临床前证据。
**1. 研究背景与目的**
随着全球人口老龄化，年龄相关的认知功能衰退成为重要公共卫生挑战。阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）是最常见的神经退行性疾病，病理上以细胞外淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）斑块沉积、神经原纤维缠结及神经元和突触丢失为特征，慢性神经炎症也参与疾病进展。目前针对AD的有效干预策略仍然有限，饮食和食品成分作为可调控因素受到关注。肠道菌群及其代谢产物被认为是肠-脑通讯的重要媒介，而益生菌发酵乳作为完整食品可能影响宿主生理。鼠李糖乳酪杆菌（Lacticaseibacillus rhamnosus）KF7分离自中国云南传统发酵乳，前期研究显示其具有延长秀丽隐杆线虫寿命、增强肠上皮屏障功能及体外单胺氧化酶抑制活性等特性。然而，KF7发酵乳作为一种整体膳食干预对AD样病理和认知功能的影响尚不明确。因此，研究人员在APP/PS1转基因小鼠中系统评价了KF7发酵乳对认知表现、Aβ沉积、炎症反应、肠道屏障、肠道菌群及粪便代谢的影响，旨在为基于发酵乳的肠-脑健康食品干预提供临床前证据。
**2. 主要技术方法**
研究人员以6月龄雄性APP/PS1转基因小鼠和C57BL/6J野生型小鼠为对象，小鼠购自赛业（苏州）生物技术有限公司；实验分为WT-PBS、WT-KF7、Tg-PBS、Tg-KF7四组，每日口服灌胃200 μL PBS或KF7发酵乳，持续60天。主要技术方法包括Morris水迷宫行为学测试、脑组织免疫组化和刚果红染色、酶联免疫吸附测定（ELISA）、全血及结肠组织定量实时聚合酶链反应（qPCR）、16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序、粪便非靶向代谢组学以及Spearman相关性分析；粪便代谢组学和菌群测序分别由上海鹿明生物科技有限公司和上海欧易生物医学科技有限公司完成。
**3. 研究结果**
**3.1 KF7发酵乳对APP/PS1小鼠空间学习记忆的影响**
Morris水迷宫测试显示，Tg-PBS小鼠较WT-PBS小鼠在目标象限运动距离、进入次数和停留时间上均降低，首次进入目标象限潜伏期延长，提示模型小鼠出现空间记忆损伤。KF7发酵乳干预后，Tg-KF7小鼠的总运动距离、目标象限运动距离和目标象限停留时间均高于Tg-PBS小鼠，表明KF7发酵乳可部分改善APP/PS1小鼠的空间记忆缺陷。
**3.2 KF7发酵乳对淀粉样斑块沉积和神经递质的影响**
刚果红染色和Aβ
1–42免疫组化显示，KF7发酵乳与APP/PS1小鼠大脑皮层淀粉样斑块负荷降低相关，海马区差异未达统计学显著。神经递质检测显示，Tg-KF7小鼠脑内谷氨酸（glutamate, Glu）浓度低于Tg-PBS小鼠，全血5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）浓度高于Tg-PBS小鼠；多巴胺、γ-氨基丁酸及脑组织5-HT未见显著处理相关差异。
**3.3 KF7发酵乳对神经炎症和外周炎症反应的影响**
胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和离子钙结合适配器分子1（Iba-1）免疫组化显示，APP/PS1小鼠皮质星形胶质细胞和小胶质细胞活化增强，KF7发酵乳干预后Tg小鼠皮质GFAP和Iba-1阳性面积降低。全血炎症因子mRNA检测显示，Tg-KF7小鼠的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和IL-6水平低于Tg-PBS小鼠，IL-10未见处理相关变化。
**3.4 KF7发酵乳对结肠组织学和肠屏障基因表达的影响**
结肠苏木精-伊红染色未见明显组织学损伤。基因表达分析显示，Tg-PBS小鼠结肠闭锁小带蛋白-1（ZO-1）表达低于WT-PBS小鼠；KF7发酵乳干预后，Tg小鼠Claudin-1表达升高，野生型小鼠Occludin和黏蛋白-2（MUC-2）表达升高。结果提示分子水平肠屏障改变可能先于组织学损伤。
**3.5 KF7发酵乳对肠道菌群的影响**
16S rRNA基因测序显示，APP/PS1小鼠菌群α多样性改变，Simpson指数在Tg-PBS组升高并在Tg-KF7组向野生型水平趋近。基于unweighted UniFrac距离的主坐标分析显示组间菌群结构差异显著。属水平上，Tg-KF7组Alistipes、Parasutterella和Faecalibaculum相对丰度高于Tg-PBS组，Clostridium sensu stricto 1相对丰度降低；乳杆菌属未见显著差异。
**3.6 KF7发酵乳对粪便代谢谱的影响**
粪便非靶向代谢组学共筛选出151个候选差异代谢物，其中101个在Tg-KF7组升高，50个降低；个别代谢物经FDR校正后均不显著。KEGG通路富集分析显示，次级胆汁酸生物合成是FDR校正后最显著富集的通路，ABC转运蛋白通路亦显著富集；谷氨酸能突触、GABA能突触等通路未通过FDR校正。
**3.7 肠道菌群、粪便代谢物与AD相关指标的关联**
Spearman相关分析显示，Faecalibaculum相对丰度与结肠ZO-1表达呈FDR支持的正相关。菌群-代谢物关联分析发现，异脱氧胆酸与Parasutterella、Alistipes和Dubosiella呈显著正相关，Alistipes还与D-谷氨酰胺、石胆酸和甘珀酸呈正相关。由于菌群与代谢组样本采集时间不一致，这些相关性均为探索性结果。
**4. 讨论与结论**
讨论部分指出，KF7发酵乳的效应应归因于其作为完整食品的干预，而非单纯由KF7菌株引起，因为对照组使用PBS而非未发酵乳或常规发酵乳，无法区分乳基质、活菌和发酵产物的各自贡献。现有结果与其他鼠李糖乳酪杆菌含乳制品在认知损伤模型中的研究一致，但尚无研究在转基因AD模型中直接比较KF7发酵乳与常规发酵乳。次级胆汁酸生物合成通路的富集提示胆汁酸代谢可能参与KF7发酵乳相关的肠-脑轴调节，但个体代谢物水平未经FDR校正，因此属于假设生成性发现。研究局限性包括缺乏基线菌群和代谢组数据、多组学采样时间不匹配、仅纳入雄性小鼠以及样本量较小。
**结论：** KF7发酵乳与APP/PS1小鼠更好的认知表现、较低的皮质淀粉样负荷、降低的炎症指标、肠屏障相关基因表达差异以及肠道菌群和粪便代谢谱改变相关。菌群和代谢组学结果进一步提示胆汁酸相关通路的可能参与，但多数个体代谢物和相关性信号均为探索性。这些发现应解释为KF7发酵乳作为整体产品干预的效果，而不能简单归因于KF7菌株本身。未来有必要设置合适的乳制品对照、开展纵向采样、进行菌株水平追踪、纳入两种性别并采用时间匹配的多组学分析，以进一步验证和拓展这些发现。
