压力诱导的糖皮质激素信号损害肠神经生长因子BDNF–TrkB通路并导致胃肠动力障碍

《Journal of Biological Chemistry》：Stress-induced glucocorticoid signaling impairs enteric neurotrophin BDNF–TrkB pathway and drives gastrointestinal dysmotility

　　

应激是胃肠道（GI）动力障碍的关键诱因，尤其在肠脑互动障碍（DGBI）患者中尤为普遍。由于胃肠道动力受肠神经系统（ENS）调控，应激可能通过改变ENS功能发挥作用。尽管应激通过下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴激活糖皮质激素信号，但应激介导的糖皮质激素信号对ENS生物学的影响仍知之甚少。在中枢神经系统（CNS）中，糖皮质激素会降低脑源性神经营养因子（BDNF）的特定亚型，损害其通过受体TrkB（由Ntrk2编码）的信号传导，从而导致行为功能障碍。然而，ENS特异性Bdnf亚型的鉴定、其对糖皮质激素的敏感性，以及增强TrkB信号在应激动物中对GI动力的作用尚未明确。本研究利用雄性和雌性小鼠发现，超过85%的出生后ENS Bdnf转录本为糖皮质激素反应性亚型。研究证实BDNF及其受体TrkB（Ntrk2）均由肠神经元表达。在雄性小鼠中，应激以及给予合成糖皮质激素受体（GR）激动剂地塞米松（dexamethasone）在雄性和雌性小鼠中均导致GI动力障碍，这与体内纵肌-肌间神经丛（LM-MP）组织中Bdnf转录本的显著减少相关。地塞米松暴露也在体外抑制LM-MP组织中的Bdnf转录本及成熟蛋白水平。值得注意的是，选择性TrkB激动剂HIOC治疗可挽救地塞米松处理动物的GI转运缺陷。这些发现确定BDNF-TrkB信号是应激诱导ENS功能障碍的关键调节因子，并凸显TrkB作为DGBI中GI动力障碍的潜在治疗靶点。

该研究针对应激诱导的胃肠动力障碍机制展开，聚焦于肠神经系统（ENS）中脑源性神经营养因子（BDNF）-TrkB信号通路在糖皮质激素作用下的调控变化。研究背景源于应激作为肠脑互动障碍（DGBI）的主要诱因，但其通过ENS导致动力障碍的具体分子机制尚不明确，尤其是BDNF-TrkB通路在其中的作用及糖皮质激素的调控方式存在空白。为此，研究人员通过构建小鼠模型，结合分子生物学与功能学实验，揭示了应激通过糖皮质激素受体（GR）抑制ENS中BDNF-TrkB信号进而导致动力障碍的机制，并提出TrkB激动剂的干预潜力。该研究成果发表于《Journal of Biological Chemistry》。

关键技术方法包括：利用雄性和雌性C57BL/6小鼠及TrkB-GFP转基因小鼠构建应激模型和地塞米松诱导模型；通过批量RNA测序（bulk RNA-seq）分析不同年龄和性别小鼠回肠纵肌-肌间神经丛（LM-MP）组织中Bdnf亚型表达谱；采用实时定量PCR（qRT-PCR）和酶联免疫吸附试验（ELISA）检测Bdnf转录本及蛋白水平；通过全肠道转运时间（WGTT）测定评估胃肠动力；利用免疫荧光染色观察BDNF、TrkB及GR在肠神经元中的表达定位；构建Wnt1-cre:TrkBfl/fl条件性基因敲除小鼠以研究TrkB在ENS中的功能；并通过HIOC（TrkB特异性激动剂）干预实验验证治疗潜力。

研究结果如下：

1. 1.
   成年小鼠束缚应激减慢全肠道动力：每日1小时束缚应激持续5天，显著延长雄性小鼠全肠道转运时间（WGTT），同时血清皮质酮水平显著升高，证实应激诱导的生理反应与动力障碍相关。
2. 2.
   应激反应性Bdnf亚型在小鼠LM-MP组织中表达：RNA测序显示，出生后各年龄（幼年、成年、老年）小鼠回肠LM-MP组织中，应激反应性Bdnf-VI亚型占比超80%，Bdnf-IV次之，二者合计占85%以上，表明这些亚型是ENS中Bdnf的主要存在形式。
3. 3.
   BDNF和TrkB由肌间神经元表达：免疫荧光染色证实，BDNF和TrkB-GFP共定位于Hu+肠神经元，约24%的Hu+细胞表达BDNF，16%表达TrkB，人小肠组织中也观察到类似结果，确立其神经元来源。
4. 4.
   束缚应激显著降低Bdnf IV表达：qRT-PCR显示，应激后LM-MP组织中Bdnf-IV转录本显著减少，而其他亚型无变化，提示应激特异性调控特定亚型。
5. 5.
   糖皮质激素受体在肌间神经节所有细胞中表达：免疫染色发现GR广泛表达于LM-MP细胞（包括Hu+神经元），核内富集，表明糖皮质激素可通过GR直接作用于ENS细胞。
6. 6.
   地塞米松暴露延迟全肠道转运并下调BDNF：单次地塞米松（5mg/kg）处理显著延长雄性和雌性小鼠WGTT，血清和组织中均可检测到药物浓度；体内外实验均证实地塞米松降低Bdnf-IV和VI转录本及BDNF蛋白水平，且2小时暴露即可产生显著效应。
7. 7.
   肠神经元TrkB缺失延迟动力：Wnt1-cre介导的TrkB条件性敲除小鼠中，全长TrkB（TrkB.FL）转录本显著减少，截短型TrkB（TrkB.T1）无变化，伴随WGTT延长，但肠神经元密度及泛神经元标记物（Uchl1）、亚群标记物（Nos1、Chat）表达无改变，表明TrkB.FL缺失直接导致动力障碍而非结构损伤。
8. 8.
   TrkB靶向激活恢复地塞米松诱导的动力障碍：地塞米松处理前给予HIOC（TrkB激动剂）可显著缩短WGTT，而单独HIOC无影响，证实增强TrkB信号可逆转糖皮质激素诱导的动力障碍。

讨论部分总结指出，该研究首次阐明出生后肠道中Bdnf应激反应性亚型（IV和VI）的主导地位，揭示应激通过糖皮质激素受体抑制ENS中BDNF-TrkB信号通路，导致胃肠动力障碍的分子机制。研究发现所有肠神经元均表达GR，为糖皮质激素直接调控ENS提供了形态学基础；条件性TrkB敲除小鼠表型证实TrkB.FL在维持正常动力中的必要性；HIOC干预实验则验证了TrkB作为治疗靶点的可行性。研究还讨论了应激对不同肠段动力的差异化影响（如胃和小肠动力减慢与结肠动力增加的平衡），以及Bdnf亚型表达的种属和年龄差异，为理解DGBI病理机制及开发基于TrkB信号调节的治疗策略提供了关键实验依据。