人脑类器官与小鼠模型的跨物种验证

压力相关疾病是全球主要致残原因之一，现有抗焦虑药物(如苯二氮䓬类)存在依赖性风险，且 FDA 自 2007 年未批准新的抗焦虑药物，亟需安全有效的替代方案。核桃肽(WP)和茶氨酸(Th)分别被证实具有改善认知、缓解压力的潜力，前期斑马鱼和小鼠研究显示两者组合(Th+WP)有协同作用，但缺乏在人源模型(如脑类器官)中的验证，且其调控压力与认知的分子机制尚未明确。本研究通过人脑类器官应激模型和小鼠应激模型，系统验证 Th+WP 的协同效应及作用机制，为营养补充剂干预压力相关疾病提供依据。

来自中国四川大学华西医院、内蒙古乳业技术研究院的团队在《Phytomedicine》发表题为Synergistic stress-relieving and cognitive-enhancing effects of walnut peptide and theanine in human brain organoid and mouse stress models的研究。

核心内容如下：

(1)研究方法

体外模型(人脑类器官应激模型)

构建：人胚胎干细胞(hESCs)诱导为脑类器官(BO)，用 mCPP(2.4 mg/ml，48 h)诱导应激;

分组：对照、模型、阳性药(丁螺环酮)、Th(低 / 中 / 高)、WP(低 / 中 / 高)、Th+WP(低 / 中 / 高);

检测：LC-MS/MS 测神经递质(5-HT、GABA、DA、Ach)，免疫荧光 / WB/qPCR 测 BDNF、SERT 表达。

体内模型(C57BL/6J 小鼠应激模型)

造模：高架开放平台(EOP)应激 14 天;

分组：对照、模型、阳性药(丁螺环酮)、Th+WP(85+200 mg/ml，简称 C)及 C + 载体(奶粉、酸奶、牛奶);

检测：行为学(旷场试验 OFT、高架十字迷宫 EPM、明暗箱 LDB、新物体识别 NOR、被动回避 PAT)，ELISA 测血清皮质酮 / ACTH，WB/qPCR 测脑内 BDNF、SERT 及 BDNF-TrkB-CREB 通路蛋白。

(2)关键结果

类器官层面：Th+WP 显著上调 5-HT(+40%)和 Ach(+35%)，下调 GABA(-25%);降低 SERT 表达(-30%)，升高 BDNF 表达(+45%)，效果优于单独用药。

小鼠层面：C 组显著改善应激行为(OFT 中心进入次数 + 50%、EPM 开放臂停留时间 + 60%)，提升认知(NOR 识别指数 + 30%、PAT 潜伏期 + 40%);降低血清皮质酮(-40%)和 ACTH(-35%)，平衡脑内神经递质，下调 SERT(海马 - 28%、前额叶 - 25%)，上调 BDNF(海马 + 40%、前额叶 + 35%)。

跨模型一致性：类器官与小鼠海马的 SERT 表达呈强相关(r=0.640)，且 Th+WP 通过激活 BDNF-TrkB-CREB 通路(p-CREB+50%)发挥作用。

实验结果

图 1：Th+WP 调节脑类器官应激模型的神经递质

该图验证类器官构建与药物效应：(A)类器官构建流程：hESCs→类胚体→脑类器官→mCPP 诱导应激，60 天成熟;(B-C)分子验证：类器官高表达神经元标志物(MAP2、TUJ1)和星形胶质细胞标志物(GFAP)，证实分化成功;(D-G)神经递质检测：Th+WP 显著升高 5-HT 和 Ach，降低 GABA，DA 无显著差异，且效果优于单独 Th 或 WP。图示明确 Th+WP 对类器官神经递质的调控作用。

图 2：Th+WP 调节类器官的 SERT 和 BDNF 表达

该图解析核心分子靶点：(A)免疫荧光：模型组 SERT(绿)升高、BDNF(红)降低，Th+WP 组逆转该趋势;(B-C)定量：Th+WP 使 SERT 表达降低 30%(mRNA 水平)，BDNF 表达升高 45%(蛋白 + mRNA 水平)，阳性药丁螺环酮效果较弱。图示证实 Th+WP 对 SERT(5-HT 转运体)和 BDNF(神经营养因子)的双向调控。

图 3：C(Th+WP)改善小鼠应激行为与激素水平

该图展示小鼠抗应激效果：(A)实验流程：EOP 应激 14 天 + 药物干预 30 天，行为学测试时间节点明确;(B)行为轨迹：模型组活动局限，C 组探索范围扩大;(C-G)定量：C 组 OFT 中心进入次数 + 50%、EPM 开放臂停留时间 + 60%、LDB 亮箱停留时间 + 55%;血清皮质酮(-40%)和 ACTH(-35%)降低，且 C + 酸奶 / 牛奶效果更优。图示验证 C 的抗应激作用及载体协同效应。

图 4：C 提升小鼠认知功能

该图评估认知改善：(A)实验流程：NOR(第 15 天)和 PAT(第 36 天)测试;(B)轨迹图：模型组对新物体探索少，C 组探索增加;(C-D)定量：C 组 NOR 识别指数 + 30%，PAT 进入暗箱潜伏期 + 40%，且 C + 载体组效果优于单独载体。图示证实 C 的认知提升作用。

图 5：C 平衡小鼠脑内 SERT 和 BDNF 表达

该图解析脑内分子变化：(A)qPCR：C 组海马 / 前额叶 SERT mRNA 降低 25%-28%;(B)BDNF mRNA 升高 35%-40%;(C-F)神经递质：C 组海马 5-HT 升高 35%、GABA 降低 25%，Ach 升高 30%，DA 无显著差异。图示明确 C 对小鼠脑内关键分子和神经递质的平衡作用。

图 6：SERT 与应激 / 认知指标的相关性

该图验证跨模型一致性：(A)示意图：对比类器官与小鼠海马 / 前额叶的指标相关性;(B-C)热图：类器官与小鼠海马的 SERT 表达强相关(r=0.640)，且海马 SERT 与 OFT(r=-0.527)、EPM(r=-0.710)、NOR(r=-0.684)等行为指标显著相关。图示证实 SERT 可作为跨模型的关键靶点。

图 7：Th+WP 激活 BDNF-TrkB-CREB 通路

该图揭示作用机制：(A)类器官 WB：模型组 BDNF、TrkB、p-CREB 降低，Th+WP 组显著上调(均 + 40%-50%);(B-C)小鼠脑 WB：前额叶和海马中，Th+WP 同样激活该通路，效果与阳性药相当。图示证实 Th+WP 通过 BDNF-TrkB-CREB 通路发挥作用。

图 8：Th+WP 作用机制示意图

该图总结核心机制：Th 抑制 SERT(减少 5-HT 重吸收，升高突触间隙 5-HT)，WP 激活 BDNF 释放，两者协同激活 TrkB-CREB 通路，促进 BDNF/SERT 转录调控，最终缓解应激、提升认知。图示清晰呈现多靶点协同机制。

全文总结

本研究的核心贡献在于：1. 建立首个人脑类器官应激模型，实现从人源模型到小鼠模型的跨物种验证;2. 证实 Th+WP 通过 “下调 SERT - 上调 BDNF - 激活 BDNF-TrkB-CREB 通路” 的协同机制，缓解应激并提升认知，且与牛奶 / 酸奶载体联用效果更优;3. 发现 SERT 可作为跨模型的关键疗效评价靶点。