《Food Research International》：Dietary goat milk extracellular vesicles remodel the microbiota–gut–brain axis to alleviate adolescent anxiety
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羊奶外泌体通过调节肠-脑轴减轻青少年小鼠慢性应激诱导的焦虑样行为，机制涉及抑制海马和前额叶神经炎症、恢复BDNF表达、改善肠道屏障及菌群组成（降低Firmicutes/Bacteroidetes比例），提升乙酸和丙酸等短链脂肪酸水平，并验证菌群在其中的关键作用，早期干预可降低成年期焦虑易感性。
叶玉婷|葛俊林|杨佩仪|刘欣然|王丹娜|郝静宇|段素芳|孙丽军|张国强|何健|刘学波
西北农林科技大学食品科学与工程学院，中国杨陵712100
摘要
迫切需要安全有效的策略来管理青少年的焦虑障碍。本研究证明，源自山羊奶的细胞外囊泡（gEVs）这种天然纳米结构可以通过调节肠道-大脑轴来有效缓解慢性束缚压力（CRS）引起的类似焦虑的行为。纯化的gEVs通过透射电子显微镜、纳米粒子追踪分析和Western blotting实验进行了表征，确认了其纳米级形态和囊泡蛋白标志物。行为测试显示，口服gEVs显著逆转了CRS引起的类似焦虑的行为。机制上，gEVs抑制了海马体和前额叶皮层的神经炎症，恢复了脑源性神经营养因子的表达，并减轻了神经元损伤。同时，gEVs增强了肠道紧密连接蛋白的表达，改善了结肠屏障功能，并通过降低厚壁菌门/拟杆菌门的比例和增加有益细菌来调节肠道微生物群组成。这些变化提高了短链脂肪酸（SCFAs）的水平，尤其是乙酸和丙酸，它们与神经炎症和类似焦虑的行为呈负相关。粪便微生物群移植证实了肠道微生物群在介导gEVs抗焦虑效应中的关键作用。此外，早期干预gEVs显著降低了成年后的焦虑易感性。总体而言，这些发现表明gEVs是一种安全有效的膳食来源纳米材料，能够调节肠道微生物群-SCFA-大脑轴，为针对青少年焦虑管理的功能性食品开发提供了有希望的途径。
引言
焦虑障碍以持续的恐惧和痛苦为特征，是全球最常见的精神障碍（Stein等人，2017年）。它们导致显著的功能障碍，并且经常复发，影响个体的整个生命周期（Szuhany & Simon，2022年）。根据联合国的定义，10-19岁的青少年由于这个过渡性发育阶段的身体、情感和心理社会变化，特别容易患上焦虑障碍（Chiu等人，2016年）。近几十年来，新诊断的焦虑障碍数量显著增加。据估计，6.5%的青少年受到影响，每年导致超过4450万例残疾病例（Fan等人，2025年）。解决这一负担是公共卫生的优先事项，特别是因为焦虑障碍占全球卫生支出的2.08%，相当于全球GDP的0.22%（Liu等人，2024年）。尽管心理治疗和药物治疗等传统治疗方法有效，但它们的效果常常受到作用延迟、副作用和依从性问题的限制，这突显了需要更安全、可持续和可接受的预防和治疗方法。
青春期不仅仅是儿童期和成年期之间的过渡阶段，而是一个神经发育动态变化的时期，大脑中参与情绪调节的回路经历了广泛的结构和功能重塑（Liu等人，2024年）。关键的边缘系统区域，包括杏仁核和海马体，以及控制执行功能和自上而下情绪控制的前额叶皮层（PFC），在这个阶段经历了显著的突触修剪、髓鞘形成和回路重组。这种持续的成熟赋予了巨大的神经可塑性，但同时也增加了对环境压力的脆弱性。重要的是，青少年对压力的行为和神经内分泌反应过度，这在很大程度上归因于过度反应的边缘系统与未完全成熟的前额叶皮层之间的不平衡。这种发育不匹配被广泛认为是青少年时期焦虑和情感障碍易感性的核心神经生物学基础。在这个敏感时期暴露于压力会扰乱神经回路的正常成熟，导致情绪调节的持久改变和日后焦虑风险的增加。
同时，青春期也是肠道-大脑轴（GBA）成熟的关键时期，这是一个连接肠道微生物群和中枢神经系统功能的双向通信网络（Konnopka & K?nig，2020年）。在这个阶段，肠道微生物群经历了向更稳定和功能更成熟的配置的显著重塑，而微生物衍生的代谢物越来越多地影响神经发育、免疫稳态和与压力相关的神经回路。越来越多的证据表明，青少年时期的慢性压力会导致持续的肠道微生物群失调，损害肠道屏障完整性，并破坏肠道-大脑信号传导，从而促进神经炎症和类似焦虑的行为（Liu等人，2024年）。在微生物群衍生的代谢物中，短链脂肪酸（SCFAs），包括乙酸、丙酸和丁酸，在维持肠道屏障功能、调节免疫反应以及调节脑源性神经营养因子（BDNF）及其受体TrkB等神经营养信号通路方面起着关键作用，这些对于突触可塑性和情绪韧性至关重要（Facchin等人，2024年；Han等人，2025年；Van de Wouw等人，2018年）。这些发现表明，青春期是一个特别敏感的时期，在此期间对肠道-大脑轴进行营养调节可能会产生长期的神经行为效应。
源自牛奶的细胞外囊泡（mdEVs）最近作为一种天然的纳米级生物活性载体出现，具有优异的生物相容性、胃肠道稳定性以及穿越生物屏障运输功能性脂质、蛋白质和microRNAs的能力（Meng等人，2024年；Santoro等人，2024年）。先前的研究表明，来自牛奶或人奶的mdEVs可以通过口服吸收，与肠道上皮细胞相互作用，调节免疫信号，并重塑肠道微生物群（Muttiah & Law，2025年；Salehi等人，2024年）。特别是源自山羊奶的细胞外囊泡（gEVs）表现出强大的抗炎和屏障保护特性，使其成为针对肠道和全身健康的功能性食品应用的有希望的候选者（Meng等人，2024年；Wang, Liu等人，2025年；Wang, Zhang等人，2025年）。
在常用的慢性压力模型中，选择了慢性束缚压力（CRS）模型，因为它诱导的类似焦虑的表型相对具体且稳健，与慢性不可预测的轻度压力（CUMS）模型相比，抑郁特征较少。此外，CRS代表了一种可预测的心理社会压力源，涉及行为控制的限制，这与青少年时期常见的持续压力条件密切相关，从而增强了其在模拟青少年焦虑方面的转化相关性。此外，粪便微生物群移植（FMT）研究进一步建立了肠道微生物组成与情绪行为之间的因果联系，表明针对肠道的 nutritional 干预可以通过微生物群介导的代谢信号来调节心理状态（Malode等人，2025年；Zhang等人，2024年）。
基于这些见解，本研究探讨了口服gEVs补充剂缓解青少年小鼠CRS引起的类似焦虑行为的潜力。具体来说，我们研究了gEVs如何调节“肠道微生物群-SCFAs-神经炎症/BDNF-TrkB”轴，并使用FMT验证了这些效应的微生物群依赖性。此外，我们评估了早期gEVs干预是否能在成年后提供长期的抗焦虑易感性保护。我们的发现表明，gEVs是一种安全的、膳食来源的纳米结构，能够调节肠道-大脑代谢网络，为促进青少年时期的心理健康提供了有希望的饮食策略。
材料
新鲜的山羊奶从健康的泌乳山羊那里获得，并在4°C下储存直至使用。超速离心管来自Beckman Coulter（美国Brea）。磷酸盐缓冲盐水（PBS）、电泳缓冲液和湿转移缓冲液从EpiZyme（中国上海）购买。RNA提取试剂和qPCR试剂来自Accurate Biology（中国长沙）。针对TSG101、CD63、Calnexin、Alix、CD81、ZO-1、occluding和claudin-1的抗体来自HUABIO（中国杭州）。
gEVs的表征
通过酶处理结合超速离心成功分离出gEVs。分离出的gEVs表现出典型的外泌体形态和生化特征。TEM显示典型的杯状囊泡，具有完整的脂质双层（图1E）。WB结果显示外泌体标记蛋白CD63和TSG101显著富集，而内质网标记物Calnexin不存在（图1C）。NTA显示粒径主要为126.5±8.7 nm（图1D），与
gEVs缓解CRS引起的类似焦虑的行为
使用OFT、MBT和TST评估了gEVs对CRS引起的焦虑的影响。CRS显著减少了中心区域的停留时间和总移动距离，增加了大理石埋藏行为，并延长了不动时间（图2A-H）。口服gEVs补充剂显著逆转了这些行为异常，使大多数参数恢复到对照水平。上述结果表明，gEVs减轻了小鼠由慢性压力引起的类似焦虑的行为。
此外，体重间接
gEVs缓解CRS引起的神经炎症
先前的研究表明，由慢性压力引起的类似焦虑的行为可能伴有神经炎症。组织病理学显示CRS小鼠的海马体和PFC区域出现组织紊乱和神经元细胞萎缩，表明CRS在PFC和海马体中引起了显著的神经炎症。然而，gEVs干预减轻了这些异常（图3A）。此外，gEVs显著抑制了CRS诱导的炎症细胞因子mRNAs的上调
gEVs重塑肠道微生物群组成
通过对小鼠粪便样本的V3-V4区域进行16S rDNA测序，评估了gEVs对肠道微生物群的影响。使用α多样性评估了肠道微生物群的多样性和丰富度。如图5H所示，与对照组相比，CRS组的ACE、Chao1和观察到的物种指数显著下降，表明CRS降低了肠道微生物群的α多样性，而gEVs干预逆转了这种下降。随后，主坐标
gEVs恢复SCFAs的产生
与对照组相比，持续的CRS处理显著降低了小鼠粪便中的总SCFAs含量，所有主要的SCFAs成分都显示出不同程度的下调（图6）。这表明CRS引起的类似焦虑的表型可能伴随着肠道微生物群代谢功能的紊乱。gEVs干预后，小鼠粪便中的总SCFAs含量显著回升，接近对照组的水平，其中
讨论
青春期是神经发育和GBA成熟的关键发育窗口。这个敏感时期的慢性压力会扰乱肠道微生物群稳态和神经内分泌调节，使个体在未来更容易患上焦虑障碍（Shirokova等人，2025年；Tran & Gellner，2023年）。当前的药物治疗虽然有效，但常常伴随副作用和依从性挑战，而益生菌干预则面临菌株稳定性的问题
结论
本研究证明，gEVs通过调节肠道-大脑轴有效缓解了青少年小鼠的慢性压力引起的类似焦虑的行为。gEVs恢复了肠道微生物群的多样性，增强了SCFAs的产生，改善了肠道屏障完整性，并抑制了神经炎症，共同促进了行为的改善。重要的是，早期gEVs补充剂提供了对成年后焦虑易感性的长期保护。这些发现
作者贡献声明
叶玉婷：写作——审阅与编辑，写作——初稿，软件，方法学，调查，正式分析，数据管理。葛俊林：写作——初稿，监督，方法学，概念化。杨佩仪：软件，方法学，调查。刘欣然：软件，方法学，调查。王丹娜：写作——审阅与编辑，项目管理，资金获取。郝静宇：监督，项目管理。段素芳：监督，项目
资金来源
本研究得到了国家奶业技术创新中心（编号2023-JSGG-13, 2024-KFKT-030）和国家自然科学基金（编号32502228）的支持。
未引用的参考文献
Mei等人，2025年
Zou等人，2024年
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
致谢
我们感谢西北农林科技大学食品科学与工程学院的仪器共享平台（Zhou Yuan, Wang Xue）提供的技术支持。
