国家自然科学基金青年科学基金项目|西北农林科技大学刘志刚教授：青藏高原乳酸片球菌I1-2对慢性压力诱导抑郁行为的改善作用与机制研究

摘要：目的：本研究拟基于青藏高原特色发酵食品中分离出的乳酸片球菌I1-2，通过体内研究探究其对慢性压力诱导抑郁行为的改善作用及机制。方法：将C57BL/6J小鼠随机分为3组：对照组、模型组和乳酸片球菌I1-2干预组，通过为期6周的慢性不可预知温和刺激（Chronic unpredictable mild stress，CUMS）构建抑郁模型，结合旷场试验、高架十字迷宫试验、悬尾试验和糖水偏好试验评价小鼠的抑郁焦虑样行为；通过高效液相色谱法测定小鼠皮层中五羟色胺（5-Hydroxytryptamine，5-HT）和多巴胺（Dopamine，DA）水平，并测定小鼠海马和血清中丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽（Glutathione，GSH）和超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）水平以及小鼠海马中炎症因子的mRNA水平（TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-22），通过IBA-1免疫荧光染色观察小鼠脑中神经小胶质细胞的激活情况。结果：I1-2干预极显著提高了小鼠在旷场中心区域的停留时间和运动距离（P<0.01），显著增加了高架十字迷宫中开放臂的探索时间（P<0.05）。同时，悬尾试验中的静止时间极显著降低（P<0.01），蔗糖偏好指数极显著上升（P<0.01）。I1-2干预还显著提高了小鼠皮层中5-HT和DA水平（P<0.05），同时极显著降低了小鼠海马和血清中的氧化应激标志物MDA的水平（P<0.01），并极显著提高了GSH的水平和SOD的活性（P<0.01），在神经炎症方面，I1-2的干预显著降低了促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6的基因表达（P<0.05），显著提高了抑炎因子IL-22的基因表达（P<0.05），并且显著减轻了小鼠脑中神经小胶质细胞的过度激活（P<0.05）。结论：乳酸片球菌I1-2作为食源性益生菌能显著改善由慢性压力诱导的抑郁行为，研究对益生菌在脑健康领域中的功能食品的开发和应用提供了参考依据。 

PART.01

结果

本章节重点阐述了乳酸片球菌I1-2对慢性不可预知温和应激（CUMS）诱导的抑郁模型小鼠的改善作用及其潜在机制。主要发现包括：1. 行为学上，I1-2干预显著改善了CUMS小鼠的焦虑样行为（旷场、高架十字迷宫）、绝望行为（悬尾）和快感缺失（糖水偏好）。2. 神经化学上，I1-2提升了CUMS小鼠大脑皮层中降低的5-羟色胺（5-HT）和多巴胺（DA）水平。3. 氧化应激方面，I1-2降低了CUMS小鼠海马和血清中升高的丙二醛（MDA）水平，并提升了谷胱甘肽（GSH）水平和超氧化物歧化酶（SOD）活性。4. 神经炎症方面，I1-2下调了海马中促炎因子（TNF-α, IL-1β, IL-6）的基因表达，上调了抑炎因子（IL-10）的表达，并抑制了海马和皮层中神经小胶质细胞的过度激活。综上，乳酸片球菌I1-2通过调节神经递质、减轻氧化应激和抑制神经炎症，改善了CUMS诱导的小鼠抑郁样行为。

图  1  乳酸片球菌I1-2对CUMS小鼠抑郁焦虑样行为的改善作用（n=8）

Figure  1.  Effects of Pediococcus acidilactici I1-2 treatment on depression and anxiety-like behaviors in CUMS-induced mice (n=8)

图  2  乳酸片球菌I1-2对CUMS小鼠皮层中5-HT和DA水平的影响（n=6）

Figure  2.  Effects of Pediococcus acidilactici I1-2 on the levels of 5-HT and DA in cortex of CUMS-induced mice (n=6)

图  3  乳酸片球菌I1-2对CUMS小鼠海马和血清中MDA、GSH水平及SOD活性的影响（n=6）

Figure  3.  Effects of Pediococcus acidilactici I1-2 on MDA, GSH levels and SOD activity in hippocampusand serum of CUMS-induced mice (n=6)

图  4  乳酸片球菌I1-2对CUMS小鼠海马中炎症因子基因表达的影响（n=6）

Figure  4.  Effects of Pediococcus acidilactici I1-2 on the gene expression of inflammatory factors in hippocampus of CUMS-induced mice (n=6)

图  5  乳酸片球菌I1-2对CUMS小鼠海马DG区及皮层神经小胶质细胞过度激活的影响（n=3）

Figure  5.  Effects of Pediococcus acidilactici I1-2 on the excessive activation of microglia in hippocampal DG region and cortex of CUMS-induced mice (n=3)

注：A：海马DG区和皮层中IBA-1蛋白免疫荧光染色代表性图像（200×）；B和C：海马DG区和皮层IBA-1阳性区域定量分析；D和E：海马DG区和皮层IBA-1荧光强度定量分析。

本章节重点讨论了乳酸片球菌I1-2改善慢性压力诱导抑郁行为的潜在机制与研究的局限性。主要结论包括：I1-2能显著改善模型小鼠的抑郁焦虑样行为，并提高大脑皮层中神经递质5-HT和DA的水平。其作用机制可能与减轻氧化应激（降低MDA，提升GSH和SOD）和神经炎症（降低促炎因子，减轻小胶质细胞过度激活）有关。讨论指出，这些益处可能源于I1-2调节肠道菌群和/或产生生物活性代谢物（如可能的吲哚类衍生物），但具体机制尚不明确。本章节最后指出了本研究的局限性：具体作用通路未阐明，缺乏相关代谢物的直接测定与验证，以及尚未进行人体临床试验。未来研究需深入探索其代谢产物和作用机制，并通过临床研究验证其功效，以推动其作为功能性食品的应用。

本章节总结了乳酸片球菌I1-2能显著缓解小鼠的抑郁焦虑行为，其机制包括提高脑内神经递质水平、调节氧化应激、减轻神经炎症并抑制小胶质细胞过度激活，为开发相关功能食品提供了依据。

引用本文：王钰淏，马嘉彬，姚瑜，等.  青藏高原乳酸片球菌I1-2对慢性压力诱导抑郁行为的改善作用与机制研究[J]. 食品工业科技，2026，47（1）：443−452. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2025010237..

Citation：WANG Yuhao, MA Jiabin, YAO Yu, et al. Ameliorative Effects and Mechanisms of Pediococcus acidilactici I1-2 from the Qinghai-Tibet Plateau on Chronic Stress-induced Depressive Behavior[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(1): 443−452. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2025010237.

通信作者简介

刘志刚，博士，教授，博士研究生导师，陕西省精准营养与健康研究院院长。入选教育部 “青年长江学者”（食品营养与健康岗位，2021.4-2024.4），德国“洪堡学者”，美国康奈尔大学“唐-中国学者”。担任中国食品科学技术学会第四届青年委员会委员，陕西省营养学会常务理事，中国营养学会药食同源产业分会，中国食品学会特殊食品分会理事，中国生物物理学会肠道菌群分会理事，欧洲自由基研究学会会员（SFRR-Europe），Food and Humanity Section主编、Frontiers in Aging Neuroscience, Frontiers in Aging Psychiatry, Frontiers in Neuroinflammation and Neuropathy Editor副主编、 iMeta青年编委、《中国食品学报》青年编委。研究方向：食品营养与人类健康。