植物乳杆菌SG5通过GLP-1/PGC-1α通路调控肠道菌群改善帕金森病小鼠线粒体功能

针对帕金森病(PD)中线粒体功能障碍与肠道菌群紊乱的关联，本研究探讨了植物乳杆菌SG5通过GLP-1/PGC-1α通路改善PD小鼠运动缺陷及多巴胺神经元损伤的机制。结果显示SG5能恢复线粒体生物合成、动力学和自噬水平，并通过调节肠道微环境提升GLP-1表达，为PD的微生物靶向治疗提供新策略。

　　

帕金森病(PD)作为全球第二大神经退行性疾病，其典型运动症状如震颤、肌强直与黑质多巴胺(DA)神经元丢失密切相关。近年研究发现，PD患者普遍存在肠道菌群失调和线粒体质量控制异常，而便秘等胃肠症状甚至早于运动症状十余年出现。更令人惊讶的是，肠道中产生的胰高血糖素样肽-1(GLP-1)不仅能调节血糖，还可能通过GLP-1受体(GLP-1R)激活PGC-1α（过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α），进而影响线粒体功能。这些发现促使科学家思考：能否通过调节肠道菌群来改善PD的神经退行性病变？

来自河北自然科学基金支持的研究团队以桑叶发酵来源的植物乳杆菌SG5(Lactiplantibacillus plantarum SG5)为研究对象，在MPTP诱导的PD小鼠模型中展开探索。这项发表在《The Journal of Nutritional Biochemistry》的研究首次揭示，SG5可通过"肠道菌群-GLP-1-PGC-1α"轴显著改善PD小鼠的运动功能障碍和线粒体质量，为微生物-肠-脑轴干预PD提供了实验依据。

关键技术方法
研究采用6-8周龄雄性C57BL/6小鼠建立MPTP诱导的PD模型，通过自主活动计数和爬杆试验评估运动功能；采用免疫组化检测黑质TH（酪氨酸羟化酶）阳性DA神经元；通过ELISA检测血清抗氧化指标(MDA/SOD)；qPCR和Western blot分析PGC-1α及相关通路蛋白表达；16S rRNA测序分析肠道菌群变化；并利用GLP-1R拮抗剂和PGC-1α抑制剂验证机制。

研究结果

SG5改善PD小鼠运动功能障碍
行为学测试显示，MPTP组小鼠自主活动次数和爬杆评分显著降低，而SG5干预后恢复至近正常水平，效果与GLP-1R激动剂利拉鲁肽(Lira)相当。组织学分析证实SG5能减少DA神经元丢失，提升黑质TH⁺
细胞数量达1.8倍。

SG5调控线粒体质量控制
MPTP导致线粒体分裂增强、融合蛋白MFN2表达下降，而SG5显著恢复线粒体动力学平衡。同时，SG5使线粒体生物合成关键因子PGC-1α、NRF1表达提升2.1倍，自噬标志物LC3-II/LC3-I比值恢复正常，凋亡相关蛋白BAX/BCL-2比例下降67%。

GLP-1/PGC-1α通路介导保护作用
机制研究发现SG5使结肠GLP-1表达增加3.2倍。当使用GLP-1R拮抗剂Exendin(9-39)或PGC-1α抑制剂SR-18292时，SG5的神经保护作用被显著削弱，证实该通路的核心地位。

SG5重塑肠道菌群结构
MPTP导致肠道菌群α多样性降低，拟杆菌门(Bacteroidetes)减少而厚壁菌门(Firmicutes)增多。SG5干预后，有益菌Akkermansia muciniphila丰度提升5.6倍，且菌群功能预测显示短链脂肪酸合成通路被激活。

讨论与意义
该研究首次阐明植物乳杆菌SG5通过三重机制发挥神经保护作用：①直接抗氧化，降低MDA并提升SOD；②通过GLP-1R-PGC-1α轴改善线粒体生物合成、动力学和自噬；③调节肠道菌群稳态。特别值得注意的是，SG5源自传统发酵食品，其安全性优于化学合成药物。研究不仅为PD提供了新型微生物疗法候选，更揭示了"菌群-代谢物-线粒体"跨器官调控网络在神经退行性疾病中的重要作用。未来研究可进一步探索SG5在灵长类模型中的效果，以及其代谢产物是否具有直接穿透血脑屏障的活性。