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PNAS丨肠-脑轴:宝宝腹泻影响成年认知?加州大学揭示肠上皮 NOD1 介导跨年龄肠脑损伤

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不少人会觉得,婴幼儿时期得过一次肠道感染、拉肚子,只要症状痊愈,就不会再留下后续影响。但现实中临床观察发现,部分经历过早期肠道感染的孩子,即便腹泻已经完全好转,日后却更容易出现记忆、认知方面的困扰。

肠道的一次短暂感染,为什么能够跨越时间,长久影响大脑功能?


2026年9月23日,加州大学戴维斯分校Mélanie G. Gareau教授团队在《PNAS》上发表研究“Neonatal enteric infection disrupts the microbiota–gut–brain axis through pattern recognition receptors and altered neuroimmune signaling”。

研究发现,肠道上皮细胞NOD1受体是介导早期肠道感染扰乱肠-脑轴的关键分子;新生期感染可通过IEC NOD1引发肠道炎症、肠神经元损伤,并持续到成年,造成肠道屏障受损、海马神经炎症、记忆识别缺陷;益生菌来源的肽聚糖片段muropeptides可依靠NOD2通路减轻感染带来的肠道损伤。

核心亮点速览

  • 新生期EPEC感染通过肠道上皮NOD1受体引发肠道损伤

  • 感染清除后,成年期仍存在肠道屏障受损、海马神经炎症、记忆缺陷

  • 敲除上皮NOD1可避免上述长期损伤

  • 益生菌来源muropeptides经NOD2通路减轻急性期肠道病理


新生期肠道感染引发急性肠道损伤

研究在出生后第7天用EPEC感染野生型小鼠,急性期(P14)检测回肠病理变化。

结果显示,急性期(P14)回肠发生明显炎症,促炎细胞因子升高,单核 / 巨噬细胞浸润,肠肌间神经元数量下降,杯状细胞增多,上皮增殖受抑制;而肠道上皮特异性敲除 NOD1(Nod1ΔIEC)小鼠上述病理改变大多消失。敲除小鼠病原体清除出现延迟,但组织炎症、神经元丢失显著缓解。

因此,肠道上皮 NOD1 受体介导新生感染带来的局部肠道免疫激活与肠神经系统损伤。


感染清除后,肠-脑轴仍有后遗症

即便病原体已经清除,野生型小鼠在成年(P56)仍存在回肠通透性升高、低度慢性肠道炎症;同时出现海马小胶质细胞激活、神经炎症、海马神经发生改变,新物体识别记忆受损,5‑羟色胺信号、HPA 应激轴持续紊乱。

Nod1ΔIEC小鼠可避免上述肠道、大脑与行为缺陷。肠神经元的丢失仅出现在感染急性期,成年后神经元数量可恢复,但肠道屏障与脑的病理改变长期留存。

因此,新生期感染清除后,成年小鼠仍存在肠道屏障异常、海马神经炎症和记忆缺陷;敲除IEC NOD1可避免这些长期后遗症。


能否在感染早期进行干预?

团队从乳杆菌益生菌中分离得到肽聚糖片段 muropeptides。

新生感染小鼠口服补充该物质,不改变 EPEC 细菌载量,但可保护肠道上皮,抑制局部促炎因子、趋化因子上调,减少免疫细胞浸润,挽救肌间肠神经元丢失。回肠类器官实验证实,该保护效应可被NOD2 抑制剂消除,说明其保护作用依靠上皮 NOD2 信号通路。该物质可以平衡局部免疫,减轻早期感染造成的肠道病理损伤。

因此,益生菌来源muropeptides经NOD2通路保护肠道上皮、减少免疫浸润、挽救肠神经元丢失,但不改变细菌载量。


全文总结

本研究以新生小鼠 EPEC 肠道感染为模型,证实肠道上皮细胞NOD1模式识别受体是早期肠道感染扰乱肠‑脑轴的关键介导分子;新生阶段的肠道感染会触发 NOD1 依赖的急性期肠道炎症、肠神经元损伤,即便感染清除,仍持续造成成年小鼠肠道屏障异常、海马神经炎症、5‑HT 与 HPA 轴紊乱以及记忆识别缺陷;益生菌来源的肽聚糖片段 muropeptides 经由 NOD2 通路,可减轻新生期感染诱导的肠道病理损伤,为预防婴幼儿肠道感染的远期神经相关后遗症提供潜在干预靶点。


小编寄语:

生活当中,大家常常以为腹泻痊愈,肠道感染的影响就彻底结束了。

这项研究提醒我们,生命早期是肠脑发育关键窗口期,肠道感染留下的病理印记,有可能持续影响到成年后的肠道与大脑功能。它提醒我们,面对婴幼儿肠道感染,除了治疗当下腹泻,或许也需要关注远期肠‑脑健康;益生菌活性片段这类宿主免疫调节物质,也为未来的干预打开了新的思路。

https://doi.org/10.1073/pnas.2606222123


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