DOI: https://doi.org/10.1038/s41390-026-04855-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41935130
تاريخ النشر: 2026-04-04
المؤلف: Qiang Hou وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية وصحة الرضع
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في دور الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، وخاصة الأسيتات، في سياق التهاب الأمعاء الناخر (NEC) وإصابة الدماغ المرتبطة به في الرضع الخدج. باستخدام نموذج فأر لـ NEC تم تحفيزه عن طريق الإفراط في التغذية، ونقص الأكسجين، والاختناق، قامت الدراسة بتقييم إصابة الأمعاء، ومستويات SCFA، والالتهاب الجهازي، والالتهاب العصبي من خلال منهجيات متنوعة، بما في ذلك علم الأنسجة وكروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة. كشفت النتائج أن الفئران المصابة بـ NEC كانت لديها مستويات منخفضة بشكل ملحوظ من SCFAs المعوية، وخاصة الأسيتات، والتي ارتبطت بزيادة الالتهاب الجهازي والعصبي، فضلاً عن العجز الإدراكي. ومن الجدير بالذكر أن المكملات مع أسيتات الصوديوم أظهرت أنها تخفف من الاستجابات الالتهابية المعوية والعصبية وتعزز الوظيفة الإدراكية.
تؤكد الاستنتاجات المستخلصة من هذه الدراسة على التفاعل المعقد بين NEC وآثاره على الأمعاء، والجهاز الدوري، والدماغ. تم تحديد عدم تنظيم مستويات SCFA المعوية، وخاصة الأسيتات، كعامل حاسم يساهم في كل من الالتهاب المحيطي والمركزي في NEC. من خلال استهداف الأسيتات للتدخل العلاجي، تقترح الدراسة استراتيجية محتملة للتخفيف من الالتهاب المعوي، وتعزيز سلامة حاجز الدماغ-الدم، وتقليل الالتهاب العصبي، مما يمنع إصابة الدماغ. تسهم هذه الرؤى في فهم أعمق لعلم الأمراض للالتهاب الجهازي وإصابة الدماغ في NEC، مما يوفر طرقًا للتطورات العلاجية المستقبلية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات المستمرة التي تطرحها مضاعفات حديثي الولادة، وخاصة في الرضع الخدج الذين هم في خطر متزايد للإصابة بالدماغ مما يؤدي إلى اضطرابات في النمو العصبي مثل الشلل الدماغي وتأخيرات إدراكية. عوامل مثل الالتهاب، والعدوى، ونقص الأكسجين-نقص التروية المزمن تزيد من هذا الخطر، حيث يظهر التهاب الأمعاء الناخر (NEC) كعامل مساهم كبير في إصابة الدماغ. NEC، وهو حالة معوية شديدة في حديثي الولادة، لا يؤثر فقط على صحة الأمعاء ولكن له أيضًا آثار جهازيّة يمكن أن تؤدي إلى إعاقات في النمو العصبي لدى الناجين، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات فعالة لمعالجة إصابة الدماغ المرتبطة بـ NEC.
تؤكد المقدمة أيضًا على دور محور الميكروبيوتا-الأمعاء-الدماغ (MGBA) في مسببات إصابة الدماغ المرتبطة بـ NEC. وتشير إلى أن الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، وهي نواتج أيضية تنتجها الميكروبيوتا المعوية، تعتبر ضرورية لصحة الجهاز الهضمي وقد وُجد أنها منخفضة بشكل ملحوظ في الرضع المصابين بـ NEC. يُقترح أن الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، وخاصة الأسيتات، تمتلك خصائص واقية عصبيًا من خلال التأثير على حاجز الدماغ-الدم (BBB)، وتنظيم استجابات المناعة في الجهاز العصبي المركزي، وتقليل الالتهاب الجهازي. تهدف الدراسة إلى التحقيق في الفروق في مستويات SCFA المعوية بين مجموعات NEC والمجموعة الضابطة، وتقييم ما إذا كانت الإدارة المعوية للأسيتات يمكن أن تخفف من إصابة الدماغ الناتجة عن NEC في نموذج فأر، مما يوفر نهجًا علاجيًا جديدًا للرضع المتأثرين.
طرق البحث
استخدمت الدراسة نموذج حيواني محكوم للتحقيق في آثار التعرض neonatal لنقص الأكسجين والتغذية بالصيغة على تطور التهاب الأمعاء الناخر (NEC) في فئران Sprague-Dawley. تم الحصول على الموافقة الأخلاقية من لجنة الأخلاقيات في جامعة داليان الطبية، وتم إجراء جميع الإجراءات في بيئة خالية من مسببات الأمراض المحددة. تم تقسيم التجربة إلى جزئين: الأول شمل مجموعة ضابطة (CON) ومجموعة NEC، حيث تم فصل الفئران حديثة الولادة عن أمهاتها وتعرضت للتغذية بالصيغة وظروف نقص الأكسجين لتحفيز NEC. تم إعطاء حليب الصيغة عن طريق التغذية القسرية، بدءًا من جرعة 0.1 مل كل أربع ساعات، مع زيادات تدريجية، بينما تم تطبيق نقص الأكسجين (5% O2) وانخفاض درجة الحرارة (4 °C) مرتين يوميًا لمدة ثلاثة أيام.
في الجزء الثاني، شملت الدراسة مجموعة ACE، حيث تلقت الفئران حديثة الولادة أسيتات الصوديوم عن طريق الحقن الشرجى بالإضافة إلى بروتوكول تحفيز NEC. تم تخصيص الحيوانات عشوائيًا لنقطتي نهاية: تم euthanized مجموعة واحدة لجمع العينات (بما في ذلك الدم، والأمعاء الدقيقة، وأنسجة الدماغ)، بينما استمرت المجموعة الأخرى في الرضاعة حتى اكتمال الاختبار السلوكي (متاهة مائية موريس)، وبعد ذلك تم euthanized أيضًا. كانت هذه المنهجية تهدف إلى توضيح الآثار الواقية المحتملة لأسيتات الصوديوم ضد NEC في نموذج فأر حديث الولادة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستخلصة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على النتائج الرئيسية، بما في ذلك البيانات الإحصائية، والاتجاهات الملحوظة، وأي ارتباطات هامة تم تحديدها خلال الدراسة. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بأشكال، أو جداول، أو معادلات ذات صلة توضح البيانات بوضوح.
في هذا القسم، قد يناقش المؤلفون أيضًا آثار نتائجهم فيما يتعلق بالفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة سابقًا في الورقة. يتم عادةً معالجة أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مما يوفر نظرة شاملة على مساهمات الدراسة في المجال. بشكل عام، تعتبر النتائج أساسًا للنقاشات اللاحقة والاستنتاجات التي توصل إليها المؤلفون.
المناقشة
يسلط قسم المناقشة من ورقة البحث الضوء على النتائج الهامة المتعلقة بالتهاب الأمعاء الناخر (NEC) وآثاره الجهازيّة، وخاصة على تطوير الدماغ ووظيفته. أنشأت الدراسة نموذج NEC في الفئران حديثة الولادة، موضحة أن NEC يؤدي إلى تلف شديد في الأمعاء، يتميز بزيادة الدرجات الهيستوباثولوجية وارتفاع مستويات السيتوكينات المسببة للالتهاب مثل TNF-α، IL-6، وIL-1β، إلى جانب انخفاض مستويات IL-10 المضادة للالتهاب. ومن الجدير بالذكر أن مستويات الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) المعوية، وخاصة حمض الأسيتيك، كانت منخفضة بشكل ملحوظ في الفئران المصابة بـ NEC، مما يشير إلى وجود اضطراب في أيض SCFA قد يساهم في مسببات NEC.
علاوة على ذلك، تشير الأبحاث إلى أن التعرض لـ NEC يؤدي إلى التهاب جهازي واضطراب في حاجز الدماغ-الدم (BBB)، كما يتضح من انخفاض تعبير بروتينات الوصل الضيق ZO-1 وOccludin في الدماغ. كشفت التقييمات السلوكية باستخدام متاهة مائية موريس عن عجز إدراكي في الفئران المصابة بـ NEC، مرتبطًا بزيادة الالتهاب العصبي والموت الخلوي في الحصين. من المهم أن مكملات أسيتات الصوديوم أظهرت أنها تخفف من هذه الآثار، مما يحسن من صحة الأمعاء، ويقلل من الالتهاب الجهازي، ويحافظ على سلامة BBB، مما يعزز في النهاية النتائج الإدراكية في الفئران المتأثرة بـ NEC. تؤكد هذه النتائج على إمكانية استخدام حمض الأسيتيك كعامل علاجي في معالجة إصابة الدماغ المرتبطة بـ NEC وتبرز الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف للآليات الكامنة وراء العجز العصبي الناتج عن NEC.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41390-026-04855-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41935130
Publication Date: 2026-04-04
Author(s): Qiang Hou et al.
Primary Topic: Infant Nutrition and Health
Overview
This research investigates the role of short-chain fatty acids (SCFAs), particularly acetate, in the context of necrotizing enterocolitis (NEC) and its associated brain injury in preterm infants. Utilizing a rat model of NEC induced by overfeeding, hypoxia, and asphyxia, the study assessed intestinal injury, SCFA levels, systemic inflammation, and neuroinflammation through various methodologies, including histology and gas chromatography-mass spectrometry. The findings revealed that NEC rats had significantly reduced levels of intestinal SCFAs, especially acetate, which correlated with increased systemic and neuroinflammation, as well as cognitive deficits. Notably, supplementation with sodium acetate was shown to alleviate both intestinal and neuroinflammatory responses and enhance cognitive function.
The conclusions drawn from this study underscore the complex interplay between NEC and its effects on the intestines, circulatory system, and brain. The dysregulation of enteral SCFA levels, particularly acetate, is identified as a critical factor contributing to both peripheral and central inflammation in NEC. By targeting acetate for therapeutic intervention, the research suggests a potential strategy to mitigate intestinal inflammation, reinforce blood-brain barrier integrity, and reduce neuroinflammation, thereby preventing brain injury. These insights contribute to a deeper understanding of the pathophysiology of systemic inflammation and brain injury in NEC, offering avenues for future therapeutic developments.
Introduction
The introduction highlights the persistent challenges posed by neonatal complications, particularly in premature infants who are at heightened risk for brain injury leading to neurodevelopmental disorders such as cerebral palsy and cognitive delays. Factors like inflammation, infection, and chronic hypoxia-ischemia exacerbate this risk, with necrotizing enterocolitis (NEC) emerging as a significant contributor to brain injury. NEC, a severe gastrointestinal condition in newborns, not only affects intestinal health but also has systemic implications that can lead to neurodevelopmental impairments in survivors, underscoring the need for effective strategies to address NEC-related brain injury.
The introduction further emphasizes the role of the microbiota-gut-brain axis (MGBA) in the pathogenesis of NEC-related brain injury. It notes that short-chain fatty acids (SCFAs), metabolites produced by gut microbiota, are crucial for gastrointestinal health and have been found to be significantly reduced in NEC-afflicted infants. SCFAs, particularly acetate, are suggested to possess neuroprotective properties by influencing the blood-brain barrier (BBB), regulating central nervous system immune responses, and reducing systemic inflammation. The study aims to investigate the differences in enteral SCFA levels between NEC and control groups and to assess whether enteral administration of acetate can mitigate NEC-induced brain injury in a rat model, potentially offering a novel therapeutic approach for affected infants.
Methods
The study employed a controlled animal model to investigate the effects of neonatal exposure to hypoxia and formula feeding on the development of necrotizing enterocolitis (NEC) in Sprague-Dawley rats. Ethical approval was obtained from the Ethics Committee of Dalian Medical University, and all procedures were conducted in a specific pathogen-free environment. The experiment was divided into two parts: the first involved a control group (CON) and an NEC group, where neonatal rats were separated from their mothers and subjected to formula feeding and hypoxic conditions to induce NEC. Formula milk was administered via gavage, starting at a dose of 0.1 ml every four hours, with gradual increases, while hypoxia (5% O2) and hypothermia (4 °C) were applied twice daily for three days.
In the second part, the study included an ACE group, where neonatal rats received sodium acetate via enema in addition to the NEC induction protocol. The animals were randomly assigned to two endpoints: one group was euthanized for sample collection (including blood, ileum, and brain tissues), while the other group continued nursing until behavioral testing (Morris water maze) was completed, after which they were also euthanized. This methodology aimed to elucidate the potential protective effects of sodium acetate against NEC in a neonatal rat model.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights key outcomes, including statistical data, observed trends, and any significant correlations identified during the study. The results are often accompanied by relevant figures, tables, or equations that illustrate the data clearly.
In this section, the authors may also discuss the implications of their findings in relation to the hypotheses or research questions posed earlier in the paper. Any unexpected results or anomalies are typically addressed, providing a comprehensive overview of the study’s contributions to the field. Overall, the results serve as a foundation for the subsequent discussion and conclusions drawn by the authors.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant findings related to necrotizing enterocolitis (NEC) and its systemic effects, particularly on brain development and function. The study established an NEC model in neonatal rats, demonstrating that NEC leads to severe intestinal damage, characterized by increased histopathological scores and elevated levels of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, and IL-1β, alongside decreased anti-inflammatory IL-10 levels. Notably, enteral short-chain fatty acid (SCFA) levels, particularly acetic acid, were significantly reduced in NEC rats, suggesting a disruption in SCFA metabolism that may contribute to the pathogenesis of NEC.
Furthermore, the research indicates that NEC exposure results in systemic inflammation and blood-brain barrier (BBB) disruption, evidenced by decreased expression of tight junction proteins ZO-1 and Occludin in the brain. Behavioral assessments using the Morris water maze revealed cognitive impairments in NEC rats, correlating with increased neuroinflammation and apoptosis in the hippocampus. Importantly, sodium acetate supplementation was shown to mitigate these effects, improving intestinal health, reducing systemic inflammation, and preserving BBB integrity, ultimately enhancing cognitive outcomes in NEC-affected rats. These findings underscore the potential of acetic acid as a therapeutic agent in addressing NEC-related brain injury and highlight the need for further exploration of the mechanisms underlying NEC-induced neurodevelopmental deficits.