褪黑素通过AMPK-IL-1β轴抑制促炎性（M1样）小胶质细胞，从而改善坏死性肠炎（NEC）相关的大脑损伤

《Molecular Immunology》：Melatonin ameliorates NEC-associated brain injury by suppressing pro-inflammatory (M1-like) microglia via the AMPK-IL-1β axis

　　•褪黑素能够提高新生鼠坏死性小肠结肠炎（NEC）模型的存活率并减轻肠道损伤。•NEC会引发持续的M1小胶质细胞极化以及长期的认知缺陷，而这两种情况都能通过褪黑素得到逆转。•转录组分析确定IL-1β相关通路是与NEC相关的神经炎症的核心。•褪黑素通过激活AMPK通路来抑制M1巨噬细胞/小胶质细胞的极化。•IL-1β的阻断可以减弱M1极化，表明IL-1β是NEC相关脑损伤的关键介质。

**引言**
坏死性小肠结肠炎（NEC）是一种严重的胃肠道急症，主要影响早产儿，其特征是肠道缺血、坏死和全身性炎症（Neu和Walker，2011年；Pammi等人，2017年）。随着新生儿重症监护技术的进步，死亡率已经下降，但幸存者仍面临显著的长期并发症。其中，神经发育障碍已成为一种特别严重的后果，越来越多的证据表明，神经退行性疾病和代谢紊乱（包括肥胖、2型糖尿病和代谢性脂肪紊乱症）可以通过衰老的十二个特征联系起来，这些特征包括营养感知失调、线粒体功能障碍和慢性炎症，它们是系统代谢紊乱与神经炎症病理学之间的关键连接点（Emanuele等人，2025年）。临床队列研究一致显示，与胎龄匹配的早产儿对照组相比，NEC婴儿的认知缺陷、运动功能障碍和神经行为异常的发生率显著更高（Allendorf等人，2018年；Y. Wang等人，2024年）。尸检和神经影像学研究进一步揭示了这些患者存在白质损伤、脑室周围软化以及颅内出血（Fullerton等人，2018年；Jones和Hall，2020年）。尽管对NEC相关脑损伤的认识日益增加，但将肠道病理与远端脑损伤联系起来的潜在机制仍不清楚，有效的神经保护策略也缺乏。理解NEC相关脑损伤的一个核心挑战是明确局部肠道炎症如何传播到中枢神经系统（CNS）。从受损肠道释放的系统性炎症介质被认为在这种肠-脑相互作用中起着关键作用，然而大脑内将这些信号转化为神经损伤的细胞和分子靶点尚未完全明确。小胶质细胞作为CNS中的常驻免疫细胞，处于调节这种损伤的独特位置。作为神经炎症的关键调控者，小胶质细胞持续监测大脑微环境并对周围炎症刺激作出快速反应（Lazarov等人，2023年）。历史上，小胶质细胞的激活状态被分为经典的M1（促炎）和M2（抗炎）表型。然而，新的证据表明，小胶质细胞的极化代表了一个连续且动态的谱系，而不仅仅是一个严格的二分分类（Lan等人，2026年）。尽管有这种范式转变，M1样和M2样的命名仍然有助于根据表型和分泌特征描述功能极化倾向。M1样小胶质细胞分泌促炎介质，如白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-6和一氧化氮（NO），而M2样极化的小胶质细胞则产生神经保护因子，如精氨酸酶-1、YM1、CD206和胰岛素样生长因子-1。在生理条件下，M1和M2极化之间的动态平衡有助于维持CNS的免疫稳态。在病理条件下，异常的小胶质细胞激活可以驱动神经炎症、突触功能障碍和神经元丢失，从而导致一系列神经疾病的长期认知障碍（Lee等人，2021年；Tang和Le，2015年）。然而，在NEC相关脑损伤背景下，小胶质细胞的特定激活状态和功能作用仍不清楚。特别是，尚不清楚NEC引发的全身性炎症是否会使小胶质细胞朝向能够维持慢性神经炎症的神经毒性表型极化，如果可以的话，这种过程是否可以被治疗干预。

褪黑素（MEL）是一种主要由松果体合成的内源性吲哚胺，因其多方面的保护作用而受到广泛关注，包括抗炎、抗氧化和免疫调节作用（D’Angelo等人，2020年；Kamfar等人，2024年；Torres等人，2025年）。重要的是，MEL能够穿过血脑屏障，并在多种CNS损伤模型中显示出神经保护效果（Torres等人，2025年）。越来越多的证据表明，褪黑素通过MT1/MT2受体介导的或受体独立的机制发挥其神经保护作用（Gu等人，2024年；Luo等人，2025年）。我们之前的研究已经表明，预防性使用褪黑素可以减轻实验性NEC中的肠道损伤，表明其能够干预NEC驱动的病理级联反应（Ma等人，2020年）。然而，尚未直接研究褪黑素是否能在NEC的情况下延伸其保护作用到大脑，以及是通过哪些细胞和分子机制实现的。

AMP激活的蛋白激酶（AMPK）通路是一个高度保守的细胞能量传感器，已成为调节炎症反应和巨噬细胞/小胶质细胞极化的关键因子（Karamanos等人，2016年；Zhang等人，2019年）。AMPK的激活通过抑制核因子-κB（NF-κB）通路和免疫细胞的代谢重编程来抑制M1极化并促进M2极化（Dang等人，2022年；Karamanos等人，2016年；Salminen等人，2011年）。在脑缺血和败血症相关脑病模型中，AMPK的激活已被证明可以减轻小胶质细胞介导的神经炎症。值得注意的是，褪黑素被鉴定为一种内源性AMPK激活剂，能够在多种神经系统疾病模型中通过AMPK依赖机制抑制小胶质细胞的M1极化（Yang等人，2024年）。我们之前的研究已经证明，褪黑素通过激活AMPK/SIRT1信号通路来改善肠道NEC损伤（Ma等人，2020年）。然而，这一AMPK介导的抗炎轴在NEC相关脑损伤中的作用尚未探索。因此，我们假设褪黑素通过激活AMPK通路来保护大脑免受NEC相关损伤，从而减少M1样小胶质细胞并降低IL-1β驱动的神经炎症。

在本研究中，我们旨在通过体内（新生鼠NEC模型，包括短期和长期随访）和体外（巨噬细胞极化模型）方法来研究褪黑素的神经保护作用。我们采用行为学、细胞学和分子生物学方法相结合的方式，试图表征NEC引发的神经炎症反应，确定涉及的细胞介质，并阐明褪黑素发挥保护作用的信号通路。

**动物实验**
所有动物实验均按照机构动物护理和使用委员会（IACUC-20251119–02）批准的方案进行。成年C57BL/6J小鼠在中国广州济南大学的动物设施中生活在特定的无病原体（SPF）条件下。6至8天大的C57BL/6J幼崽与其母亲分离，并喂食高渗配方奶粉（婴儿配方奶粉：2:1 v/v），暴露于缺氧环境（5% O?，持续10分钟），以及低温环境（4...

**褪黑素对NEC诱导的长期认知障碍的保护作用**
我们首先验证了NEC模型的有效性以及褪黑素在整个动物水平上的保护作用（图1a）。褪黑素处理显著提高了新生NEC小鼠的存活率，并显著减轻了肠道病理损伤的严重程度（p < 0.05；图1b和补充图1a、1b）。关于大脑相关结果，NEC组与母乳喂养（BF）对照组相比，脑重量仅有轻微下降趋势（p > 0.05）。

**讨论**
坏死性小肠结肠炎仍然是新生儿期最严重的胃肠道急症之一，也是早产儿死亡的主要原因之一（Pammi等人，2017年）。越来越多的临床证据表明，即使是那些没有严重肠道并发症的NEC幸存者，与胎龄匹配的早产儿对照组相比，他们也有显著较高的长期神经发育障碍风险（Y. Wang等人，2024年）。

**结论**
总之，NEC会引起慢性的M1样小胶质细胞极化和认知障碍。我们确定IL-1β是这种极化的关键驱动因素，并证明褪黑素通过激活AMPK来抑制它。这一AMPK–IL-1β轴是一个关键的治疗靶点，褪黑素提供了双重肠-脑保护。

**作者声明**
所有作者确认本文是原创工作，未提交给任何其他期刊或出版物。所有作者都同意对本文所做的修改。本文中的数据是真实可靠的。在提交这份修订后的手稿时，不存在利益冲突。

**作者贡献**
Sitao Li、Shunchang Luo和Lina Wang构思并设计了这项研究。Yijia Wang、Baozhu Chen和Xing Deng起草了手稿。Yijia Wang、Baozhu Chen、Shiqi Yang和Nan Li进行了动物和细胞实验。Xiaotao Jiang和Fei Ma协助了细胞实验。Guiying Zhuang、Xiaoyan Gao和Miaomiao Xu协助订购试剂。Fei Ma和Shunchang Luo协助了讨论。Sitao Li、Shunchang Luo和Lina Wang提供了指导和监督。

**贡献声明**
Yijia Wang：撰写——原始草稿，研究；Xing Deng：撰写——原始草稿，研究；Nan Li：研究；Shiqi Yang：研究；Fei Ma：撰写——审稿与编辑，研究；Guiying Zhuang：资源；Xiaoyan Gao：资源；Miaomiao Xu：资源；Xiaotao Jiang：研究；Lina Wang：监督，概念化；Shunchang Luo：撰写——审稿与编辑，监督，概念化。

**遵守伦理标准**
所有动物实验均按照机构动物护理和使用委员会（IACUC-20251119–02）批准的方案进行。

**资金支持**
本项工作得到了中国国家自然科学基金（项目编号82271736和82571967，资助Sitao Li；项目编号82371713，资助Fei Ma）、广东省自然科学基金（项目编号2024A1515010520，资助Sitao Li）、广东省基础与应用基础研究基金（项目编号2023A1515140178，资助Xiaoyan Gao；项目编号2023A1515111077，资助Miaomiao Xu）、珠海市社会发展科学技术项目（项目编号2420004000220）的支持。

**利益冲突声明**
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

**作者名单**
Yijia Wang | Baozhu Chen | Xing Deng | Nan Li | Shiqi Yang | Fei Ma | Guiying Zhuang | Xiaoyan Gao | Miaomiao Xu | Xiaotao Jiang | Lina Wang | Shunchang Luo | Sitao Li