J Nanobiotechnology：交变磁场“遥控”肠道益生菌，激活肠脑轴释放 GABA，为焦虑治疗添新招

J Nanobiotechnology：交变磁场“遥控”肠道益生菌，激活肠脑轴释放 GABA，为焦虑治疗添新招

来源：100医药网 2025-07-04 14:13

研究构建的交变磁场响应工程益生菌可通过调控肠脑轴，经迷走神经抑制和肠道菌群调节双重机制缓解小鼠焦虑样行为，为焦虑治疗提供新方法。

在现代社会，焦虑已成为影响人们身心健康的常见问题，全球每年有超过3亿人受焦虑障碍困扰，严重时甚至可能导致自杀行为，给个人和社会带来沉重负担。目前，针对焦虑障碍的治疗仍存在诸多挑战，而近期发表在J Nanobiotechnology上的一项研究Alternating magnetic field-responsive engineered probiotics for anxiety therapy via gut-brain axis modulation为焦虑治疗带来了新的思路。

该研究基于肠脑轴的双向调节机制，聚焦于迷走神经的胃肠道分支，因其能直接调节系统功能，成为潜在的治疗靶点。研究团队构建了一种受交变磁场调控的工程益生菌系统，为焦虑治疗提供了非侵入性、远程调控的新方法。

图 1：工程益生菌EcN-GadABC@Fe-NE通过肠脑轴调控焦虑样行为的作用机制示意图

这种工程益生菌以大肠杆菌Nissle 1917（EcN）为基础，通过基因修饰引入了GABA合成相关基因（gadA、gadB、gadC），并结合Fe₃O₄纳米颗粒，使其能在交变磁场（AMF）刺激下释放 -氨基丁酸（GABA）。为提高其口服递送过程中的存活率，研究人员还在益生菌表面包裹了聚去甲（NE）层，该层能保护益生菌免受胃肠道环境压力影响，增强其在人工胃液中的存活能力，同时提高肠道黏附性，延长肠道滞留时间。

图 2：温度敏感型细菌EcN-GadABC的设计与构建

在束缚应激小鼠模型中，口服给予EcN-GadABC@Fe-NE并结合AMF刺激，展现出显著的抗焦虑效果。通过旷场试验、高架十字迷宫试验和明暗箱试验等行为学评估发现，接受该治疗的小鼠在中心区域停留时间增加、开放臂探索时间延长、进入明箱的潜伏期缩短且停留时间延长，这些均表明其焦虑样行为得到明显缓解。同时，小鼠血清中GABA浓度在AMF刺激下显著升高，进一步验证了该系统的有效性。

为探究其作用机制，研究进行了一系列实验。组织化学染色显示，治疗后的小鼠孤束核（NTS）和蓝斑核（LC）区域的c-fos阳性神经元激活减少，尤其是LC区域的去甲肾上腺素能神经元活动受抑，这与已知的焦虑调控通路一致。通过化学遗传学方法抑制迷走神经感觉传入后，该治疗的抗焦虑效果被削弱，表明其作用依赖于迷走神经的抑制。此外，GABA_B受体拮抗剂预处理部分阻断了治疗效果，提示GABA可能通过迷走神经末梢的GABA_B受体发挥作用。

图 3：EcN-GadABC@Fe-NE通过迷走神经发挥作用的验证

除了直接调控神经通路，该工程益生菌还能调节肠道菌群稳态。16S rRNA测序分析显示，治疗后小鼠肠道菌群多样性恢复，Ligilactobacillus和Lactobacillus等有益菌丰度增加，而与焦虑相关的Alistipes和Desulfovibrio丰度降低。预处理实验表明，肠道菌群的调节在部分行为改善中发挥作用，说明该系统通过神经调控和菌群调节的双重机制缓解焦虑。

图 4：EcN@Fe-NE/交变磁场处理后肠道菌群的变化

这项研究成功构建了一种基于交变磁场响应的工程益生菌系统，实现了从肠道远程、非侵入性地调控中枢神经系统功能，为焦虑等精神疾病的治疗开辟了新途径。其优势在于可控性强，通过AMF实现GABA的释放；生物利用度高，聚NE层有效保护益生菌并增强肠道定植；作用机制多元，兼顾神经调控与菌群平衡。这种 从肠道到大脑 的调控策略，不仅为精神疾病的细菌疗法提供了增强方案，也为开发更多肠道-脑交互相关疾病的治疗方法提供了重要参考，有望在未来为焦虑患者带来更安全、有效的治疗选择。（100yiyao.com）

参考文献：

Wang X, Zhang Y, Chang Y, et al. Alternating magnetic field-responsive engineered probiotics for anxiety therapy via gut-brain axis modulation.J Nanobiotechnology. 2025;23(1):463. Published 2025 Jul 1. doi:10.1186/s12951-025-03551-3

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