《npj Biofilms and Microbiomes》：Harnessing gut microbiota for brain health: protective role of Hungatella hathewayi for post-mTBI cognitive impairment
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【编辑推荐】轻度创伤性脑损伤（mTBI）后认知障碍（CI）的防治策略有限，本研究通过肠道菌群移植实验发现，富集霍氏Hungatella hathewayi可促进短链脂肪酸（SCFA）产生菌增殖，提升血清和粪便丁酸盐（butyrate）水平，进而抑制肠道和脑部炎症（TNF-α、IL-6↓），诱导小胶质细胞向M2表型极化，最终改善空间学习记忆能力。该研究为mTBI后CI的微生物-肠-脑轴干预提供新靶点。
轻度创伤性脑损伤（mild Traumatic Brain Injury, mTBI）是神经科学领域常见的健康问题，其后期认知障碍（Cognitive Impairment, CI）严重影响患者生活质量。目前临床缺乏特异性治疗手段，近年来肠道微生物群通过“肠-脑轴”调控神经系统功能的作用引发关注，但具体机制尚未明确。
为探索mTBI后CI的微生物干预策略，研究团队聚焦于霍氏Hungatella hathewayi菌的作用。通过对比mTBI后出现CI与未出现CI患者的肠道菌群，发现CI患者体内Hungatella hathewayi显著减少。进一步采用粪便微生物移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）技术，将人源菌群移植至mTBI模型大鼠，结果显示高丰度Hungatella hathewayi可富产短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）的有益菌，抑制有害菌生长。行为学实验中，高Hungatella hathewayi组大鼠在莫里斯水迷宫（Morris Water Maze）和新物体识别（Novel Object Recognition）测试中表现更优，提示其空间学习与记忆能力提升。
分子机制层面，该菌群干预降低了肠道和脑组织中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-6（IL-6）的mRNA表达，减轻神经炎症；同时促进损伤周边皮层小胶质细胞向抗炎M2表型极化。代谢组学分析显示，粪便及血清中丁酸盐（butyrate）含量显著上升，该SCFA已知具有抗神经炎症特性。研究表明，Hungatella hathewayi可能通过提升丁酸盐产量，协同调节肠脑免疫应答，从而降低mTBI后CI风险。
关键实验方法
研究纳入mTBI患者队列进行肠道菌群对比，并通过大鼠FMT模型验证菌群功能。采用宏基因组学分析微生物组成，代谢组学检测SCFA水平，qPCR量化炎症因子mRNA，免疫组化观察小胶质细胞极化，行为学测试评估认知功能。
研究结果分析
- 1.
菌群差异与认知关联
CI患者Hungatella hathewayi丰度降低，提示该菌可能与认知保护相关。
- 2.
微生物移植验证功能
FMT实验证实高丰度Hungatella hathewayi重塑肠道菌群结构，促进SCFA产生菌增殖。
- 3.
行为学改善
莫里斯水迷宫和新物体识别测试表明，干预组学习记忆能力显著增强。
- 4.
炎症抑制与微胶质细胞调控
脑肠轴炎症因子（TNF-α、IL-6）表达下降，M2型小胶质细胞比例增加。
- 5.
丁酸盐核心作用
代谢通路分析确定丁酸盐为关键效应分子，介导神经保护作用。
结论与展望
本研究首次揭示Hungatella hathewayi通过丁酸盐依赖的肠脑轴通路，缓解mTBI后神经炎症与认知损伤。该发现不仅深化了对微生物-肠-脑互作机制的理解，也为开发基于菌群干预的神经保护策略提供实验依据。研究已于2023年5月31日在中国临床试验注册中心完成注册（ChiCTR2300072000），为后续临床转化奠定基础。
