随着航天技术的发展，长期空间飞行已成为现实。然而，微重力环境对宇航员的生理和心理健康构成重大挑战，尤其是认知功能的下降，这可能影响航天任务的安全与成功。传统的干预措施如训练和药物治疗效果有限，亟需发现新的防护策略。肠道微生态与中枢神经系统通过肠脑轴密切相连，微重力环境下肠道菌群失调被认为是认知障碍的潜在机制之一。黄精（Polygonatum sibiricum）作为一种传统中药材，含有多种生物活性成分，尤其是多糖类（PSPs），具有抗炎、抗氧化和神经保护等多重功效，已在阿尔茨海默病等神经退行性疾病模型中展现出良好的疗效。但PSPs在模拟失重诱导认知障碍中的作用尚未被充分研究。

本研究首次系统评估了黄精多糖（PSPs）对模拟失重（HU）诱导的认知损伤的保护作用。结果显示，PSPs不仅改善了小鼠的空间学习与记忆能力，还通过恢复肠道菌群多样性和有益菌丰度，增强肠道屏障功能，抑制海马区NLRP3炎症小体及NF-κB信号通路的活化，进而降低神经炎症反应。此外，PSPs调节了微生物-肠-脑轴（microbiota-gut-brain axis, MGB）上的神经递质平衡，提高了γ-氨基丁酸（GABA）和血清素（5-HT）水平，减少了兴奋性代谢物谷氨酸和3-羟基犬尿氨酸的积累。该研究不仅为航天医学中预防和治疗微重力相关认知障碍提供了新的天然药物候选，还拓展了对肠脑轴在认知障碍病理机制中作用的理解。

研究人员采用HU连续28天悬挂小鼠尾部，诱导认知功能障碍。实验设计包括六组：对照组、HU模型组、石杉碱甲（Huperzine A）阳性对照组及三种剂量的PSP治疗组（100、200、400 mg/kg）。药物通过灌胃途径给药四周。认知功能通过莫里斯水迷宫测试（MWMT）和被动回避测试（PAT）评估。肠道菌群结构采用16s rRNA高通量测序，相关炎症因子mRNA表达通过实时荧光定量PCR检测，神经递质水平通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定，肠道屏障蛋白和炎症通路蛋白表达通过免疫印迹（Western blot）分析。

结果显示，PSPs显著改善HU小鼠的空间学习记忆能力，缩短逃逸潜伏期，增加目标象限的穿越次数，并减少被动回避测试中的错误次数，体现出认知功能的恢复。肠道菌群分析显示，HU模型导致菌群多样性下降，有益菌如乳酸杆菌减少，致病菌属如变形杆菌属（Proteus）及Alistipes增加。PSPs治疗显著恢复了菌群多样性，提高了有益菌丰度，抑制了致病菌的过度增殖。PSPs增加了结肠组织紧密连接蛋白Claudin-5和ZO-1的表达，改善了肠道屏障完整性，防止肠道炎症介质进入血液循环。

图：PSP对HU小鼠MWMT和PAT的影响

在神经炎症方面，HU引起海马区NLRP3炎症小体组分（NLRP3、ASC、caspase-1）和NF-κB磷酸化水平显著上升，伴随着促炎细胞因子IL-1β和TNF-α的表达增强。PSPs显著抑制了这一炎症信号通路的激活，降低神经炎症反应。神经递质检测发现，HU导致GABA和5-HT水平下降，兴奋性氨基酸谷氨酸（Glu）和神经毒性代谢物3-羟基犬尿氨酸（3-HK）水平升高。PSPs逆转了这些变化，有助于恢复神经递质的平衡和脑功能。色氨酸代谢通路被激活，表现为脑组织中色氨酸和其下游抗炎代谢产物（KYNA）下降，神经毒性代谢产物3-HK升高。PSPs调节了该代谢通路，有助于减轻神经炎症。

图：经PSP处理的小鼠肠道微生物组的变化

综上，本研究首次证明，黄精多糖通过调节肠道菌群和肠道屏障功能，抑制NLRP3/NF-κB炎症通路，改善微重力模拟诱导的认知障碍。黄精多糖的多靶点作用机制体现了中医药复方治疗的优势，显示其作为航天医学中认知保护剂的潜力。未来仍需开展更深入的机制研究及临床转化验证。

原始出处

Chen, F.; Khan, M.N.; Xie, M.; Zhang, Y.; Li, L.; Dar Farooq, A.; Liu, J.; He, Q.; Liu, X.; Jiang, N. Polygonatum sibiricum Polysaccharides Alleviate Simulated Weightlessness-Induced Cognitive Impairment by Gut Microbiota Modulation and Suppression of NLRP3/NF-κB Pathways. Nutrients 2025, 17, 3157. https://doi.org/10.3390/nu17193157

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Tags： Nutrients：黄精多糖通过调节肠道菌群及抑制NLRP3/NF-κB通路缓解模拟失重引起的认知障碍