国自然 z-bio 2025-09-26 1139

　　肠 - 脑轴是维持人体消化与神经稳态的核心双向调控通路，也是国自然消化、神经 - 内分泌 - 免疫交叉领域的重点方向。但心理应激如何打破其稳态、下游关键细胞如何响应，尤其是是否通过特定通路直接作用于肠道稳态核心 —— 肠道干细胞（ISCs），仍是待解的关键科学问题。

　　现有研究已知，心理应激可激活 HPA 轴干扰肠 - 脑轴稳定，引发胃肠异常、肠道屏障受损，增加炎症性肠病（IBD）风险。但 ISCs 作为维持肠道上皮更新、修复损伤的关键且敏感细胞，心理应激是否通过内在通路直接破坏其功能，此前缺乏系统机制阐释，这也是 “肠 - 脑轴调控” 方向的研究缺口。

　　2025 年，浙江大学医学院附属邵逸夫医院白荣盘团队在Cell Discovery《细胞发现》（影响因子 12.8）发表的研究，为该问题提供答案并给出研究范式。其以“Psychological stress-induced systemic corticosterone directly sabotages intestinal stem cells and exacerbates colitis” 《心理应激诱导的全身性皮质酮直接损伤肠道干细胞并加重结肠炎》为题，遵循“机制到疾病” 逻辑，通过转录组测序、免疫荧光染色、肠道类器官培养、小鼠应激及结肠炎模型等实验，揭示心理应激影响肠道健康的 “应激信号 - 效应分子 - 靶细胞” 新通路，成为肠 - 脑轴机制研究的创新突破口。

　　该研究核心发现契合国自然 “新分子、新通路、新机制” 要求：一是首次证实心理应激诱导的系统性皮质酮（HPA 轴激活关键效应分子），是连接应激与肠道损伤的 “桥梁分子”，填补应激信号传递链空白；二是明确皮质酮通过特异性受体NR3C1直接作用于 ISCs，减少其数量、降低增殖活性，导致功能障碍，首次建立应激与 ISCs 损伤的直接调控通路。

　　研究还紧扣国自然转化导向，通过小鼠模型验证：ISCs 功能障碍会降低肠道上皮更新修复能力、破坏屏障完整性，加剧结肠炎症状并延长病程，明确 ISCs 功能障碍是应激驱动结肠炎恶化的关键中间环节，为 “机制到疾病干预” 提供转化路径。

　　从国自然创新价值看，该研究首次明确 “皮质酮 - NR3C1-ISCs” 应激调控新通路，回答心理压力诱发加重肠道疾病的细胞层面问题，契合 “交叉领域新机制”“疾病关键靶点” 资助方向：既开辟神经 - 内分泌信号调控干细胞功能的新分支，可延伸出 NR3C1 调控网络等研究方向；又为 IBD 靶向治疗（如 NR3C1 抑制剂、ISCs 保护剂）提供理论依据，奠定后续干预性研究基础。

　　综上，该研究解析肠 - 脑轴新通路，搭建 “应激 - 分子 - 干细胞 - 肠道疾病” 完整链条，其设计思路、机制逻辑与转化导向，为肠 - 脑轴相关国自然申报提供参考，也为领域后续研究指明方向。

　　1. 慢性应激损伤小肠干细胞功能并破坏肠道稳态

　　为探究心理应激对肠道稳态的作用，研究团队以 C57BL/6J 小鼠构建慢性束缚应激（CRS）模型。组织学检测显示，CRS 处理后小鼠小肠绒毛轻度变短，隐窝增殖细胞显著减少，提示小肠上皮再生能力受损（图 1a–f）。

　　利用 Lgr5-EGFP 报告鼠进一步研究发现：流式与免疫荧光染色均显示，CRS 使肠道 Lgr5⁺肠干细胞数量下降约 1.5 倍，其下游 EGFPlow 祖细胞比例无明显变化（图 1g–h）；Olfm4 染色不仅验证了 Lgr5⁺干细胞数量减少，还发现其增殖活性显著受抑（图 1i–l）。

　　功能验证中，CRS 处理后的小肠隐窝体外培养类器官能力大幅下降，类器官体积变小、出芽数减少，表明小肠干细胞自我更新与分化功能同步受损（图 1m–p）。

　　综上，研究证实：慢性应激通过削弱小肠干细胞数量与增殖活性，破坏小肠上皮稳态，明确了慢性应激对肠道干细胞的损伤作用，揭示心理因素在肠道干细胞稳态调控中的关键地位，为后续研究提供实验支撑。

　　2. 肾上腺切除消除慢性应激对肠道干细胞的抑制作用

　　慢性应激常通过激活下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴（HPA）或交感 - 肾上腺髓质轴（SAM），促进应激激素或儿茶酚胺释放。为明确应激是否借系统性激素影响肠道干细胞稳态，研究者先对野生型小鼠行双侧肾上腺切除术（ADX），术后恢复一周再予慢性束缚应激（CRS）干预。

　　组织学分析显示，ADX 可阻断 CRS 引发的隐窝变浅、绒毛变短及 Ki-67⁺增殖细胞减少（图 2a–d），说明应激对肠道结构的破坏依赖肾上腺功能。

　　在 Lgr5-EGFP 报告鼠中，流式检测发现，CRS 显著降低的 Lgr5⁺肠道干细胞（ISCs）比例，在 ADX 组中得以恢复（图 2e–f）；进一步联合 EdU 与 Ki-67 染色分析表明，ADX 还能使应激状态下 ISCs 的增殖活性恢复至非应激组水平（图 2g–h）。此外，类器官培养实验显示，ADX 也可显著恢复 CRS 抑制的小肠隐窝再生能力（图 2i–l）。

　　综上，研究证实：肾上腺介导了慢性应激对小肠干细胞的抑制效应，提示系统性应激激素是肠道干细胞稳态失衡的关键因素。

　　3. 皮质酮是应激影响肠道干细胞的关键传导因子

　　心理应激会激活肾上腺，释放皮质酮、去甲肾上腺素等激素以介导系统性反应。本研究发现，经慢性束缚应激（CRS）处理的小鼠，血液中皮质酮水平显著升高，去甲肾上腺素也呈上升趋势。

　　为验证这些激素是否介导应激对肠道稳态的影响，研究者向野生型（WT）小鼠腹腔注射皮质酮或去甲肾上腺素（图 3a–b）。结果显示，仅皮质酮处理组出现与 CRS 类似的小肠变化：隐窝深度变浅、Ki-67⁺细胞减少，且 Lgr5⁺与 Olfm4⁺干细胞数量显著下降（图 3c–j）；同时，皮质酮还抑制干细胞增殖能力，使 EdU⁺Olfm4⁺和 GFP⁺Ki-67⁺细胞比例明显降低（图 3k–m）。

　　体外类器官培养实验进一步证实：皮质酮处理会导致类器官形成效率下降，且类器官体积变小、出芽数减少（图 3n–q）。

　　综上，研究揭示：皮质酮在心理应激损伤小肠干细胞中发挥核心作用，是破坏肠道稳态的关键系统性因素。

　　4. 应激诱导的皮质酮通过NR3C1直接抑制肠道干细胞功能

　　皮质酮可结合糖皮质激素受体（GR，即 NR3C1）调控多种生理与病理过程。免疫荧光结果显示，NR3C1 在小肠上皮细胞中高表达，尤其在肠道干细胞（ISCs）中表达显著，提示皮质酮可能直接作用于 ISCs。

　　为验证该假设，研究者通过 Lgr5-creERT2 特异性敲除 ISCs 中的 Nr3c1，再进行慢性束缚应激（CRS）处理。结果显示，与肾上腺切除（ADX）小鼠类似，Nr3c1 缺失能显著阻断 CRS 诱导的隐窝变浅及 Ki-67⁺细胞减少（图 4a–d），同时恢复应激下 Lgr5⁺干细胞的数量与增殖活性（图 4e–h）；体外类器官培养也证实，缺失 NR3C1 的干细胞在应激条件下仍维持正常再生能力（图 4i–l）。

　　进一步在体外类器官系统中直接补充皮质酮，发现其可剂量依赖性抑制类器官生长；而加入 NR3C1 拮抗剂 RU486（米非司酮）后，类器官生长显著恢复（图 4m–o）。

　　综上，研究明确：应激诱导的皮质酮通过 NR3C1 直接作用于 ISCs，抑制其增殖与功能，这一通路是心理应激干扰肠道稳态的关键分子机制。

　　5. 皮质酮重塑肠道干细胞转录组特征

　　为深入探究皮质酮介导应激抑制肠道干细胞（ISCs）功能的分子机制，研究团队在小鼠未出现明显肠道表型变化时，分别采集经单次束缚应激或皮质酮注射处理小鼠的小肠 Lgr5-EGFPhi ISCs，开展 RNA 测序分析（图 5a）。细胞亚型特征基因表达分析证实，所分选细胞群为高纯度 ISCs。

　　差异分析显示，应激处理与皮质酮注射均显著下调干细胞标志基因、经典 Wnt 靶基因及多种细胞增殖调控相关基因的表达（图 5b），提示 ISCs 干性与增殖能力受抑。进一步比较差异基因发现，两组存在显著重叠的变化基因；GSEA 分析则证实，FoxO 与脂肪因子信号通路基因集在两组中均显著上调（图 5c）。

　　综上，研究表明：应激及其关键介质皮质酮可通过调控 ISCs 转录组，抑制干细胞功能相关通路激活，而 FoxO 信号通路可能是介导该效应的核心下游机制之一。

　　6. 皮质酮通过FKBP5-AKT-FoxO信号通路抑制肠道干细胞功能

　　FoxO 信号通路在调控细胞周期、增殖等生理过程中至关重要。为挖掘其上游调控因素，研究者对慢性束缚应激（CRS）与皮质酮处理组的差异表达基因进行交集分析，发现两组共有 53 个基因上调、11 个基因下调（图 5d）。其中 Fkbp5 显著上调，且已知其可正向调控 FoxO 通路（图 5e–f）；独立样本实验进一步证实，应激或皮质酮处理小鼠的小肠及结肠隐窝中，Fkbp5 表达均明显升高（图 5g–h）。

　　机制探究显示，体外类器官培养实验表明，皮质酮可通过结合 NR3C1 上调 Fkbp5 表达（图 5i）；ChIP-qPCR 进一步证实，皮质酮能促进 NR3C1 与 Fkbp5 启动子区域结合（图 5j）。为验证 FKBP5 是否介导皮质酮对肠道干细胞（ISCs）的不利影响，研究者在类器官系统中加入高选择性 FKBP5 抑制剂 SAFit2，结果显示皮质酮导致的类器官生长抑制显著逆转（图 6a–c）。

　　已有研究表明，FKBP5 可通过结构域与 AKT、PHLPP 形成复合物，增强 PHLPP 介导的 AKT 去磷酸化，进而促进 FOXO1 去磷酸化并核转位，抑制细胞周期。本研究免疫印迹结果显示，皮质酮或应激处理显著降低小肠及结肠隐窝中 p-AKT（S473）水平，而 SAFit2 可恢复 AKT 活性、减少 FOXO1 核转位（图 6d–g），从而下调细胞周期抑制因子 p130 与 p21 的表达（图 6h）。

　　综上，研究明确：应激诱导的皮质酮可激活 NR3C1，促进 Fkbp5 表达，进而抑制 AKT 磷酸化、促进 FOXO1 核定位，最终导致 ISCs 增殖受阻；这一 FKBP5-AKT-FOXO1 轴，正是应激 - 皮质酮损伤肠干细胞的核心机制。

　　7. 干细胞功能障碍介导应激加重结肠炎

　　多项流行病学研究证实心理应激与炎症性肠病（IBD）密切相关。已有研究在 DSS 诱导结肠炎模型中发现，慢性应激可通过调节肠道菌群、激活肠神经胶质细胞加重炎症反应。鉴于肠道干细胞（ISCs）在肠上皮修复中的核心作用，研究者提出假设：应激导致的 ISCs 功能障碍，可能是肠道屏障修复受阻、炎症加剧的重要机制。

　　为验证该假设，研究者在经慢性束缚应激（CRS）处理的 Lgr5-creERT2; NR3C1fl/fl 小鼠中诱导 DSS 结肠炎。结果显示，ISCs 特异性 Nr3c1 缺失可恢复 p-AKT（S473）水平、减少 FOXO1 核转位，进而逆转 CRS 引起的 ISCs 数量减少与增殖能力下降（图 4e–h）。

　　更重要的是，与 CRS 处理的野生型小鼠相比，ISCs 特异性 Nr3c1 缺失能显著缓解应激加重的结肠炎：小鼠体重部分恢复，疾病活动指数（DAI）下降，结肠长度延长（图 7a–e）；组织学检测显示，肠上皮损伤及炎症细胞浸润明显减轻（图 7f–h），同时 Lgr5⁺干细胞数量及其增殖能力也有效恢复（图 7i–k）。

　　综上，研究表明：尽管 ISCs 特异性 Nr3c1 缺失无法完全消除炎症，但能显著抵御应激诱导的结肠炎加重，提示肠道干细胞功能障碍是慢性应激加剧肠道炎症的关键机制之一。

　　总结

　　本研究系统揭示：慢性应激通过激活下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴（HPA 轴）释放皮质酮，皮质酮作用于肠道干细胞（ISCs）的 NR3C1 受体，启动 FKBP5-AKT-FOXO1 信号通路，进而抑制 ISCs 增殖与功能，破坏肠道上皮稳态。其中，肾上腺切除或 ISCs 中 Nr3c1 缺失，均可阻断应激对 ISCs 的损伤；转录组分析进一步明确，FoxO 通路激活及 Fkbp5 上调是关键中介机制。此外，ISCs 功能障碍在应激加重 DSS 诱导的结肠炎中起重要作用，而 ISCs 特异性 Nr3c1 缺失可显著缓解炎症。该研究不仅阐明了心理应激损伤肠道干细胞的分子机制，更为炎症性肠病（IBD）的防治提供了潜在干预靶点。