2026年6月2日，东北农业大学动物医学院范宏刚、中国农业大学动物医学院杨贵燕等研究人员在《Journal of Neuroinflammation》联合发表研究论文“TGR5 is essential for protecting from chronic stress-induced learning and memory impairments in mice by modulating inflammation associated with the gut-brain axis”。现代社会工作节奏加快，长期慢性精神应激已成为诱发机体焦虑情绪、认知衰退与胃肠功能紊乱的重要诱因，临床中应激所致记忆力下降与慢性肠炎常同步发生，脑肠轴双向调控机制是解析该类共病的关键切入点。胆汁酸膜受体 TGR5 广泛分布于肠道与中枢海马组织，既往研究分别证实其参与机体炎症、胆汁酸代谢调控，但该受体能否依托脑肠轴同步调控慢性应激带来的脑、肠损伤，介导学习记忆保护的完整作用通路尚不明确。该研究依托野生型与 TGR5 基因敲除小鼠，构建 21 天慢性束缚应激动物模型，综合行为学、组织病理、分子生物学、宏基因组与代谢组、电生理等多维度检测手段开展系统性探究。研究最终揭示，慢性应激可通过扰乱肠道菌群稳态、升高胆汁酸 TCDCA 含量代偿性上调机体 TGR5 表达；TGR5 可借助脑肠轴通路同时抑制海马神经炎症与结肠肠道炎症，维持机体五羟色胺正常分区分布、保护海马突触可塑性，进而拮抗慢性应激诱发的焦虑与学习记忆功能减退，TGR5 缺失则会显著放大应激带来的脑肠器质性损伤与认知缺陷。该研究完善了菌群 - 胆汁酸 - TGR5 - 脑肠炎症的调控理论，为临床靶向干预慢性压力相关脑肠共患病提供全新药物研发靶点。

01、研究方法
1.1 实验动物与分组设计
实验选用同品系 6 周龄雄性野生型 C57BL/6J 小鼠以及同源 TGR5 全基因敲除小鼠，全程选用雄性个体规避雌性激素对应激相关认知指标的干扰。实验分两批次开展分组试验：第一批仅使用野生小鼠，划分为空白对照组（CON）、慢性束缚应激组（CRS）；第二批设置四组平行试验，包含野生空白组、野生应激组、敲除空白组、敲除应激组，分组设计可分别实现应激造模表型观察与基因功能反向验证。

1.2 慢性应激模型构建
采用为期 21 天的慢性束缚法构建慢性应激动物模型，每日固定时段将小鼠置于透气密闭离心管内束缚 6 小时，应激周期内受试小鼠暂停采食饮水，空白组小鼠仅同步移除食水但不进行束缚处理，消除饲养操作带来的试验干扰。

1.3 行为学检测方法
21 天造模结束后依次开展三项焦虑相关行为试验与水迷宫认知试验，试验结果全部依托动物轨迹采集系统记录。旷场试验、高架十字迷宫、明暗箱三项试验统一用于评价小鼠焦虑样行为变化；Morris 水迷宫试验分为 7 天定位航行训练与单日空间探索测试，依靠小鼠游泳轨迹、平台搜寻特征评价空间学习与记忆能力。

1.4 组织病理学与超微结构检测
小鼠安乐死后分批次留存脑组织、结肠及盲肠样本。采用 H&E 染色观察海马 CA1/CA2/CA3/DG 各区、大肠黏膜的病理损伤程度；AB-PAS 染色特异性标记结肠杯状细胞黏液，量化肠道黏液分泌功能变化；透射电镜（TEM）用于观测神经元、结肠上皮细胞内部线粒体、细胞核、细胞绒毛等超微结构损伤。

1.5 分子与生化指标检测
借助 ELISA 试剂盒检测外周血清皮质酮（CORT）、脑组织、结肠及外周血清内 5-HT 含量；qPCR 技术检测海马、结肠组织中 IL-1β、IL-6、TNF-α 三类促炎因子基因转录水平；蛋白免疫印迹（WB）定量检测 TGR5、LCN2、Fkbp51 三种关键蛋白表达量；免疫组化（IHC）与免疫荧光（IF）实现目标蛋白在组织原位的定位观察。

1.6 代谢组、微生物组与转录组测序
取小鼠盲肠内容物开展两项组学检测：UPLC-MS/MS 靶向检测各类胆汁酸含量变化；16S rRNA 高通量测序解析肠道菌群多样性、群落组成及差异菌属。另外分别提取海马、结肠组织总 RNA 开展转录组测序，筛选差异表达基因并完成 KEGG 通路富集分析。

1.7 离体脑片电生理检测
分离小鼠海马组织制备离体脑片，在 CA1 区域记录突触长时程增强（LTP），依靠 fEPSP 斜率变化反映神经元突触可塑性高低。

1.8 统计学处理
采用 Prism 统计软件完成数据处理，根据数据类型选用独立样本 t 检验、双因素方差分析或非参数秩和检验进行组间差异判定。

02、研究内容
2.1 试验一：慢性应激对野生型小鼠生理与病理特征的影响
2.1.1 应激改变小鼠生长与行为状态
结合试验结果可知，持续 21 天慢性束缚应激能够抑制小鼠体重增长，受试动物日常饮水量出现明显改变，摄食量无显著变化。旷场、高架十字迷宫、明暗箱三项行为学结果共同证实，CRS 组小鼠出现明显焦虑相关行为特征。Morris 水迷宫结果显示，相较于正常对照组，应激小鼠寻找水下隐藏平台效率偏低，空间探索阶段穿越原平台位置次数显著下降，说明慢性应激直接造成小鼠空间学习与记忆功能受损。
 

图 1：慢性应激模型建立及其对小鼠学习记忆损伤的影

2.1.2 慢性应激诱发海马、结肠组织炎症与结构损伤
由病理染色与分子检测结果能够得出，慢性应激会靶向损伤海马 CA1 与 DG 区域，表现为神经元萎缩、排布紊乱；结肠组织出现黏膜完整性破坏、腺体排列异常、炎性细胞大量浸润。分子层面，CRS 组海马、结肠、盲肠组织内 IL-1β、IL-6、TNF-α 促炎基因表达整体上调，炎症标志物 LCN2 蛋白表达同步升高，证实慢性应激同步诱发中枢与外周肠道的炎性病变。

图 2：慢性应激诱发小鼠海马与结肠组织炎症损伤

2.1.3 应激扰动胆汁酸代谢并上调组织 TGR5 表达
胆汁酸靶向代谢组数据显示，慢性应激重塑小鼠体内胆汁酸整体构成，初级胆汁酸占比上升、次级胆汁酸含量下降，其中 TCDCA 含量在应激后特异性升高。作为 TGR5 天然激动剂，TCDCA 的蓄积促使机体启动代偿机制，最终表现为海马与结肠组织中 TGR5 蛋白表达水平显著上升，盲肠组织 TGR5 表达无明显波动。

图 3：慢性应激升高胆汁酸 TCDCA 含量并上调靶受体 TGR5 表达

2.1.4 慢性应激重塑小鼠肠道菌群群落结构
依16S 测序结果可见，慢性应激并未显著改变肠道菌群 α 多样性，但 β 多样性分析提示对照组与应激组菌群群落出现明显分群。门水平上应激造成厚壁菌门丰度下降，LEfSe 分析进一步证实，原本在正常小鼠体内富集的瘤胃球菌属在应激后丰度显著降低，慢性应激最终引发肠道菌群稳态失衡。

图 4：慢性应激重塑小鼠盲肠肠道菌群组成结构

2.1.5 应激改变基因表达谱与 5-HT 体内分布特征
转录组数据表明，慢性应激诱导海马、结肠大量基因出现差异性表达。海马差异基因显著富集于神经活性配体受体互作、cAMP 信号通路；结肠差异基因富集在 NF-κB 炎症相关通路。应激相关标志性蛋白 Fkbp51 在脑和结肠中同步上调；神经递质 5-HT 出现组织差异化分布，海马内部 5-HT 含量下降，而结肠、外周血清 5-HT 含量反常升高，上述递质紊乱现象是应激诱发肠脑功能异常的重要介质。

图 5：慢性应激上调神经配体 - 受体、cAMP、NF-κB 通路并改变机体 5-HT 分布

2.2 试验二：TGR5 基因敲除放大慢性应激带来的机体损伤
2.2.1 TGR5 缺失加剧应激诱导的焦虑与认知损伤
四分组行为学数据表明，在无应激饲养条件下，TGR5 敲除小鼠基础体重已经低于野生小鼠，接受 21 天束缚应激后，敲除鼠体重下降趋势进一步加剧。无论空白还是应激处理，敲除小鼠焦虑相关行为表现显著重于同处理野生型小鼠；水迷宫结果直观证实，缺失 TGR5 会大幅恶化慢性应激造成的空间学习记忆缺陷，小鼠认知损伤程度显著加重。同时四组小鼠应激后血清 CORT 全部升高，说明 HPA 轴被应激普遍激活。

图 6：TGR5 缺失加重慢性应激诱导的小鼠焦虑与学习记忆损伤

2.2.2 TGR5 敲除加重海马神经炎症与突触功能破坏
结合病理、电生理、分子与免疫荧光结果可知，单纯 TGR5 缺失即可造成海马轻微神经元损伤，叠加慢性应激后，海马 CA1/DG 区神经元变性、线粒体超微结构破损问题进一步恶化。电生理 LTP 检测结果提示，TGR5 缺失联合应激会显著抑制突触长时程增强，海马突触可塑性大幅受损。分子层面，敲除 + 应激组合下脑组织促炎因子、LCN2 蛋白表达达到峰值；免疫荧光证实 LCN2 主要在活化的星形胶质细胞与小胶质细胞中表达，缺失 TGR5 会促进胶质细胞过度活化，放大中枢神经炎症。另外，Fkbp51 在各组的变化趋势不受 TGR5 基因型影响，说明 TGR5 不参与 Fkbp51 介导的糖皮质激素负反馈调控通路。

图 7：TGR5 缺失加剧慢性应激诱发的海马神经炎症与突触功能损伤

2.2.3 TGR5 缺失恶化应激诱导的结肠器质性病变
结肠相关检测结果显示，同等应激条件下，TGR5 敲除小鼠结肠黏膜破损、腺体紊乱、炎性浸润程度远高于野生应激小鼠，AB-PAS 染色提示肠道杯状细胞黏液分泌异常，透射电镜可见结肠上皮细胞器、肠道微绒毛出现严重结构破坏。结肠组织促炎因子与 LCN2 蛋白变化趋势与海马保持一致，TGR5 缺失会从分子与组织形态双重层面加重应激诱导的结肠炎症损伤；结肠 5-HT 在应激后统一升高，该变化不受 TGR5 基因缺失影响。

图 8：TGR5 缺失加重慢性应激诱导的结肠组织损伤与肠道炎

2.3 整体机制结论
综合全图试验数据总结完整调控通路：慢性应激→HPA 轴亢进、肠道厚壁菌丰度下降→胆汁酸代谢紊乱、TCDCA 蓄积→内源 TCDCA 激活结肠与海马 TGR5；活化后的 TGR5 依托脑肠轴双向发挥抗炎作用，一方面抑制结肠炎症、维持肠道屏障稳态，另一方面降低海马胶质细胞活化水平、稳定脑内 5-HT 含量、保护突触可塑性，最终缓解应激诱发的学习记忆损伤；一旦 TGR5 基因缺失，脑肠抗炎保护机制失效，应激介导的炎症与认知损伤全面加剧。

03 创新点
3.1 通路创新：完整串联菌群 - 胆汁酸 - TGR5 - 脑肠炎症 - 认知的脑肠轴调控链条
过往研究大多孤立探究 TGR5 在肠道代谢或脑部神经单一器官的作用，本研究结合胆汁酸、菌群、组织炎症、行为学多维度结果，完整串联起由肠道菌群紊乱出发、经胆汁酸 TCDCA 介导、依靠 TGR5 同步调控脑肠炎症，最终影响学习记忆的完整级联通路，从代谢 - 微生物 - 免疫 - 神经多维度完善脑肠轴调控理论。

3.2 靶点创新：证实 TGR5 是脑肠共保护关键靶点
依托野生与敲除小鼠平行对照试验结果，首次明确单一 TGR5 靶点可同时保护结肠黏膜屏障与海马突触功能，解释了现实中高压人群 “记性变差 + 慢性肠胃炎” 同步发病的共用分子机制，打破以往脑部疾病、肠道疾病靶点分离的固有研究思路。

3.3 表型创新：阐明应激状态下 5-HT 脑肠差异化分布的调控逻辑
结合 5-HT 定量结果，针对慢性应激 “中枢 5-HT 下降、外周肠道 5-HT 上升” 的反常分布现象给出合理解释，明确 TGR5 缺失会进一步放大该递质紊乱，补充 5-HT 作为脑肠轴关键信使的调控新证据。

3.4 转化创新：为身心共病提供新型药物研发方向
从临床转化角度，本研究依托全组学、基因敲除多层次动物试验，确立 TGR5 激动剂具备同步改善应激性认知衰退与应激肠炎的潜力，为焦虑、记忆下降、肠病共患病的新药研发提供全新靶点。

04、启发
4.1 选题启发：立足临床共病，依托器官交互思路挖掘科学问题
临床上高压人群普遍并存记忆力下降与功能性胃肠病，本研究跳出单一脑科学或消化科学的研究边界，立足脑肠轴交叉方向开展课题。提示科研选题可锚定临床多器官共患病，从器官交互、代谢 - 免疫跨界角度挖掘科学问题，贴合临床现实需求。

4.2 试验设计启发：分层递进、正反验证的试验范式可广泛复用
本研究先使用野生小鼠造模明确应激造成的系列表型，再借助 TGR5 敲除小鼠反向佐证基因生理功能，由现象观察过渡至机制验证，属于基因功能研究经典分层设计。后续同类课题可参考该思路，先造模看变化、再基因修饰定功能，保障试验逻辑严谨。

4.3 健康科普启发：养护肠道稳态可间接保护大脑认知健康
从机体生理规律来看，长期负面压力破坏肠道菌群与胆汁酸平衡，会经由脑肠轴损伤记忆力；日常通过饮食等方式维护肠道菌群稳态、优化胆汁酸代谢，能够通过 TGR5 通路减轻高压带来的脑损伤，对长期熬夜、高强度工作人群的健康管理具备现实指导意义。

4.4 药物研发启发：共病可探索单靶点协同治疗方案针
对脑肠同步病变的身心疾病，无需分别开发脑部用药与肠道用药，可聚焦 TGR5 这类跨器官表达的关键受体，开发单一靶向药物实现一药双效，简化复杂共病的治疗思路。

4.5 科研规划启发：合理预留研究缺口，分阶段完成机制解析
文章明确 TGR5 依靠抗炎发挥保护作用，但受试验周期限制，未继续深挖 cAMP、NF-κB 等下游细分信号通路的因果关系。提示科研难以单次穷尽全部分子机制，阶段性聚焦核心结论、预留后续研究方向是合理的科研规划方式。

参考文献：
Zhang, S., Liu, X., Xu, H. et al. TGR5 is essential for protecting from chronic stress-induced learning and memory impairments in mice by modulating inflammation associated with the gut-brain axis. J Neuroinflammation (2026). https://doi.org/10.1186/s12974-026-03898-w

主要作者介绍：
范宏刚教授，东北农业大学动物医学学院教授、博士生导师、副院长。主要研究方向为麻醉与镇痛和动物电子腹腔镜诊疗技术研究。攻读硕士学位期间研究了麻醉性镇痛药及其复合用药后药代动力学规律。攻读博士学位期间研制出了小型猪复合麻醉制剂，并从细胞间信号传导和在细胞内信号转导等角度对复合制剂全麻分子作用机理进行了研究。

研究方向（1）动物麻醉及相关机理研究；（2）动物麻醉与认知；（3）动物镇痛研究。

杨贵燕博士，现任动物医学院临床兽医学部副教授，主要从事微生物与免疫及营养与代谢疾病方面的研究。

研究方向主要围绕肠道菌群-免疫-代谢，开展微生物与宿主互作机制及感染与炎症性疾病治疗方面的研究；通过多组学、人工智能和分子生物学等方法挖掘肠-肝-脑轴相关代谢疾病的诊断生物标志物和药物治疗靶点。

厚谱实验室（脑体互作研究—神经药效评价实验室）专注于脑体互作机制解析与神经药效精准评价的尖端实验技术高地。可以开展清醒动物小分子取样分析、神经递质代谢产物实时分析、癫痫睡眠脑电采集分析、在体电生理记录分析、脑机接口方案评价（大动物脑部手术）、神经调控、组织透明化、脊髓损伤康复验证实验电生理（SEP）、脑立体定位给药、自动无接触采血分析、葡萄糖钳夹实验、行为学迷宫实验和动物造模等各种动物实验服务！
 

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