Kirkstall多器官芯片共培养系统有望推动肠脑轴研究迈向新的高度

引言：

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肠脑轴是一个双向通信通路，允许中枢神经系统（CNS）在应激时调节胃肠道功能，同时肠道微生物群通过免疫、神经内分泌和迷走神经途径调节CNS，影响行为和神经变化。

这一概念最早可追溯至1840年代，当时Beaumont提出大脑和肠道之间存在通信，并展示了不同情绪状态如何影响消化速率。近年来，随着对肠道微生物组（gut microbiome）作为肠脑轴关键节点的理解不断深入，其在CNS、神经退行性、神经发育和精神障碍的神经生物学和治疗中的重要性也日益凸显。

《肠脑轴与神经精神健康：最新进展2025》由Ceymi Doenyas、Gerard Clarke和Renáta Cserjési撰写，文章探讨了肠脑轴（gut–brain axis）在神经精神健康中的作用及其最新研究进展，强调了肠道微生物群（gut microbiota）在压力相关障碍中的重要性，并提出了其在多种健康状况中潜在的治疗应用。

（一）关键结论

1. 神经退行性疾病：研究表明，帕金森病（PD）患者的胃肠道功能障碍和病理特征可能在运动症状出现前数十年就已存在。使用动物模型的研究表明，预先形成的α-突触核蛋白纤维（PFFs）可以从肠道传播到大脑，支持PD的“肠道优先”理论。文章中提到的研究进一步阐明了PFFs在PD模型中的作用，并探讨了肠道微生物组对PFFs传播的影响。
2. 肥胖与肠脑轴：Osadchiy等人的研究表明，肥胖和超重个体之间的肠道微生物组数据差异可以通过机器学习算法进行区分。研究发现，涉及情绪调节和体感网络的大脑区域可以区分肥胖和超重个体，表明肥胖可能代表一种独特且不同的神经影像学表型。机器学习模型成功地利用粪便代谢物和神经影像学数据进行了这种区分。
3. 创伤后应激障碍（PTSD）：Howard等人的研究评估了亚临床水平的创伤后应激、胃肠道问题和中央执行网络（CEN）之间的关系。研究发现，CEN的强连接性显著减少了PTS症状对胃肠道疾病数量的影响，表明CEN的同步激活可能促进调节创伤应激对下游信号通路影响的神经过程。
4. 睡眠与肠脑轴：研究表明，睡眠、昼夜节律和肠道微生物组之间存在相互联系。Patterson等人的研究扩展了这些观察，表明特定的益生菌菌株（如长双歧杆菌）对睡眠质量、社交功能和能量水平有特定益处。
5. 肠易激综合征（IBS）：IBS被重新定义为一种肠脑互动障碍。Purssell等人的研究关注IBS与非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）之间的重叠，发现IBS在NAFLD患者中的高患病率（35.2%），并伴有生活质量受损和心理社会痛苦，进一步强调了在评估肠脑互动相关压力障碍的多共病性质中考虑肠脑连接的重要性。

（二）Kirkstall Quasi Vivo 串联多器官芯片共培养系统的应用

随着对肠脑轴（gut–brain axis）在神经精神健康中作用的认识不断深入，研究者们迫切需要更精准的体外模型来模拟这一复杂的双向通信通路。Kirkstall Quasi Vivo串联多器官芯片共培养系统为这一领域提供了强大的工具，有望推动肠脑轴研究迈向新的高度。

Kirkstall Quasi Vivo系统通过模拟人体内器官间的血液循环，实现了多个器官芯片的串联共培养。这种系统能够维持稳定的氧气和营养物质梯度，更接近人体生理环境，从而为研究肠脑轴提供了一个高度仿生的平台。

与传统的二维细胞培养和动物模型相比，Kirkstall Quasi Vivo系统能够更好地模拟肠道微生物群与宿主之间的相互作用，以及这些相互作用如何通过免疫、神经内分泌和迷走神经途径影响中枢神经系统（CNS）。

Kirkstall Quasi Vivo系统的应用不仅限于上述领域，还可以扩展到其他与肠脑轴相关的研究，如肠易激综合征（IBS）、非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）等。通过构建更复杂的多器官共培养模型，可以更全面地研究肠脑轴在多种疾病中的作用机制。此外，Kirkstall Quasi Vivo系统还可以与先进的成像技术、基因编辑技术和代谢组学技术相结合，进一步提高研究的精度和深度。

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